计算机网络——多路复用技术

1. 定义

        多路复用是一种技术，允许在一个传输介质上传输多个信号或信息流。这种技术对于优化资源使用和增加网络的传输能力至关重要。

2. 分类

        以下是对所提到的不同类型的多路复用的详细解释：

2.1 频率分割多路复用 (FDM – Frequency Division Multiplexing)

        在FDM中，每个信号在同一个通道上以不同的频率传输。就像每个广播电台都在不同的频率上发射，以避免干扰。主要用于模拟传输，如FM广播，无线电广播。

        拓展为波分多路复用

2.2 模拟时分多路复用

        在此，信号按照规定的时间间隔依次传输。每个信号都被分配到一个特定的时间段，从而避免了干扰。通过对原始信号进行采样：

        这种方法是在规定的时间间隔内对模拟信号进行采样。每个样本代表信号在某一时刻的值。

2.3 数字时分多路复用 (TDM – Time Division Multiplexing)

        与模拟时分多路复用相似，但用于数字信号。来自多个来源的数据按顺序传输，一个接一个，分配在定义的时间段内。按照时间片轮流地占用整个带宽

        通过采样和数字化，首先对模拟信号进行采样，然后将每个样本转换为数字值。这些数字值然后被多路复用并传输。

2.4 统计多路复用STDM（异步时分多路复用）

2.4.1 基本概念

        与TDM不同，其中每个通道都有固定的时间段，统计多路复用根据需求分配时间。如果一个通道没有数据要发送，它的时间段可以被另一个通道使用。所有通道不是持续使用时，这更为高效。

2.4.2 数据分组的概念

        代网络中很常见，如互联网，其中数据以数据包的形式发送。在数据网络中，分组是一种常见的数据传输方式。这里的分组通常指的是将数据分割成小块进行传输的过程，这些小块被称为“包”。统计复用是分组传输中使用的一种技术，它在多个数据源之间共享一个通信通道。以下是一些相关概念的解释：

        统计复用：在统计复用中，当一个数据源在发送数据时，其他的数据源需要保持沉默，即不发送数据。

        公平使用：为了确保所有的数据源都能公平地使用复用通道，需要限制单个数据源占用通道的时间，防止其长时间独占通道。

        分组：数据被分割成称为“包”的单位。这种方法有助于在多个数据源之间公平和有效地分享通道。

        包的大小：包通常有最大和有时候有最小的尺寸限制。

        包头：每个包都包含一个头部信息，就像一个标签一样，它包含了发送和接收的相关信息，确保在接收端能够识别包的来源和目的地，以及如何正确地处理这些包。

        总之，分组使得网络能够更有效地处理多源数据的传输，通过将数据分成小块，并通过包头信息确保数据能够被正确地传输和接收。这是现代网络通信的一个基础概念。通过在公共通道上路由属于不同通信的信息段。在这种方法中，来自不同通信的不同信息段（例如，数据包）在一个公共通道上路由。

3. 不同类型的多路复用的优点和缺点

3.1 时分多路复用 (TDM – Time Division Multiplexing)

3.1.1 优点

        简单性：TDM 实施相对简单。保证的带宽和传输延迟：每个通道都有一个专用的时间段，从而保证了一定的服务质量。 它保留了通信期间的时间资源（时隙），即使在沉默期也是如此。

3.1.2 缺点

        资源利用不足：如果一个通道在其时间段内没有数据要传输，那么这个时间段就会被浪费。特别是当通信是静默的时候，这可能导致容量的低效使用。

3.2 频分多路复用 (FDM – Frequency Division Multiplexing)

3.2.1 优点        

        通道隔离：每个通道都有自己的频率带，从而减少了通道之间的干扰。

        适用于模拟信号：FDM 常用于模拟广播和电视。

        能够保证带宽和传输延迟。在频率复用中，通信通道的带宽是固定的，因此可以保证数据传输速率和稳定性。

3.2.2缺点        

        固定带宽：分配给每个通道的带宽是固定的，如果一个通道没有足够的数据要传输，可能导致带宽浪费。

        需要滤波器：为了分离不同的通道，需要滤波器，这可能使硬件变得复杂。

3.3 波长分割多路复用 (WDM – Wavelength Division Multiplexing)

3.3.1 优点

        高容量：WDM 常用于光纤网络以增加传输容量。

        通道隔离：与 FDM 类似，每个通道都有自己的波长，从而减少了干扰。

        通常用于光纤通信，允许在不同的波长上同时传输多个信号，每个波长相当于一个独立的通信通道。

3.3.2 缺点

        高成本：WDM 所需的设备，特别是密集波长分割多路复用 (DWDM)，可能会很昂贵。

        技术复杂性：实施和维护 WDM 可能需要专门的技术专长。

3.4 统计复用（Multiplexage statistique）

3.4.1 优点

        通道使用优化：当一些数据源处于沉默状态（即没有数据发送）时，它们的通道可以被其他数据源使用，从而优化了通道的使用效率。

        最大化数据传输：这种复用方法目前是数据传输中最常用的方式。

3.4.2 缺点

        带宽共享：所有的数据源共享整体带宽，没有固定的带宽保障，除非使用Frame Relay或ATM这样的技术，但这会增加预留和控制使用的复杂性。

        没有传输延迟保证：与频率或时间复用不同，统计复用不能保证每个通信的传输延迟。

        时延抖动（gigue）可能很大：因为数据传输是基于实时需求和网络拥堵情况，所以传输时间可能会有较大的变化。

        实时应用不适用：对于需要固定带宽和低延迟的实时应用（如视频通话或在线游戏），除非进行带宽过量配置，否则这种复用技术可能不太适合。

        统计复用适用于数据传输，特别是在不需要严格保证延迟和带宽的情况下。然而，对于那些对延迟敏感的实时应用，可能需要其他类型的复用技术或者额外的技术措施来保证服务质量（QoS）。

代码007普通

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