復(fù)用器的基本分類及功能分析
復(fù)用器(Multiplexer)是一種綜合系統(tǒng),通常包含一定數(shù)目的數(shù)據(jù)輸入,n個(gè)地址輸入(以二進(jìn)制形式選擇一種數(shù)據(jù)輸入)。復(fù)用器有一個(gè)單獨(dú)的輸出,與選擇的數(shù)據(jù)輸入值相同。復(fù)用技術(shù)可能遵循以下原則之一,如:TDM、FDM、CDM 或 WDM。復(fù)用技術(shù)也應(yīng)用于軟件操作上,如:同時(shí)將多線程信息流傳送到設(shè)備或程序中。
一、時(shí)分復(fù)用器
時(shí)分復(fù)用是指一種通過(guò)不同信道或時(shí)隙中的交叉位脈沖,同時(shí)在同一個(gè)通信媒體上傳輸多個(gè)數(shù)字化數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信號(hào)等的技術(shù)。電信中基本采用的信道帶寬為 DS0,其信道寬為 64 kbps。 電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)基于 TDM 技術(shù),通常又稱為 TDM 訪問網(wǎng)絡(luò)。電話交換通過(guò)一些格式支持 TDM:DS0、T1/E1 TDM 以及 BRI TDM。E1 TDM 支持2.048 Mbps通信鏈路,將它劃分為32個(gè)時(shí)隙,每間隔為64 kbps 。T1 TDM 支持1.544 Mbps 通信鏈路,將它劃分為24個(gè)時(shí)隙,每間隔為64 kbps,其中 8 kbps 信道用于同步操作和維護(hù)過(guò)程。E1 和 T1 TDM 最初應(yīng)用于電話公司的數(shù)字化語(yǔ)音傳輸,與后來(lái)出現(xiàn)的其它類型數(shù)據(jù)沒有什么不同。E1 和 T1 TDM 也應(yīng)用于廣域網(wǎng)鏈路。BRI TDM 是通過(guò)交換機(jī)基本速率接口(BRI,支持基本速率 ISDN,并可用作一個(gè)或多個(gè)靜態(tài) PPP 鏈路的數(shù)據(jù)信道)提供?;舅俾式涌诰哂?個(gè)64 kbps 時(shí)隙。TDMA 也應(yīng)用于移動(dòng)無(wú)線通信的信元網(wǎng)絡(luò)。
時(shí)分復(fù)用器是一種利用TDM 技術(shù)的設(shè)備,主要用于將多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流結(jié)合為單個(gè)高速率數(shù)據(jù)流。來(lái)自多個(gè)不同源的數(shù)據(jù)被分解為各個(gè)部分(位或位組),并且這些部分以規(guī)定的次序進(jìn)行傳輸。這樣每個(gè)輸入數(shù)據(jù)流即成為輸出數(shù)據(jù)流中的一個(gè)“時(shí)間片段”。必須維持好傳輸順序,從而輸入數(shù)據(jù)流才可以在目的端進(jìn)行重組。特別值得注意的是,相同設(shè)備通過(guò)相同 TDM 技術(shù)原理卻可以執(zhí)行相反過(guò)程,即:將高速率數(shù)據(jù)流分解為多個(gè)低速率數(shù)據(jù)流,該過(guò)程稱為解除復(fù)用技術(shù)。因此,在同一個(gè)箱子中同時(shí)存在時(shí)分復(fù)用器和解復(fù)用器(Demultiplexer)是常見的。
二、波分復(fù)用器
在模擬載波通信系統(tǒng)中,通常采用頻分復(fù)用方法提高系統(tǒng)的傳輸容量,充分利用電纜的帶寬資源,即在同一根電纜中同時(shí)傳輸若干個(gè)信道的信號(hào),接收端根據(jù)各載波頻率的不同,利用帶通濾波器就可濾出每一個(gè)信道的信號(hào)。同樣,在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來(lái)提高系統(tǒng)的傳輸容量,在接收端采用解復(fù)用器(等效于光帶通濾波器)將各信號(hào)光載波分開。由于在光的頻域上信號(hào)頻率差別比較大,一般采用波長(zhǎng)來(lái)定義頻率上的差別,該復(fù)用方法稱為波分復(fù)用[2]。WDM技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)帶來(lái)的巨大帶寬資源,根據(jù)每一信道光波的頻率(或波長(zhǎng))不同可以將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道,把光波作為信號(hào)的載波,在發(fā)送端采用波分復(fù)用器(合波器)將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來(lái)送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端,再由一波分復(fù)用器(分波器)將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開的復(fù)用方式。由于不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)可以看作互相獨(dú)立(不考慮光纖非線性時(shí)),從而在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。將兩個(gè)方向的信號(hào)分別安排在不同波長(zhǎng)傳輸即可實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。根據(jù)波分復(fù)用器的不同,可以復(fù)用的波長(zhǎng)數(shù)也不同,從2個(gè)至幾十個(gè)不等,一般商用化是8波長(zhǎng)和16波長(zhǎng)系統(tǒng),這取決于所允許的光載波波長(zhǎng)的間隔大小,圖1給出了其系統(tǒng)組成。WDM本質(zhì)上是光頻上的頻分復(fù)用FDM技術(shù),每個(gè)波長(zhǎng)通路通過(guò)頻域的分割實(shí)現(xiàn)。每個(gè)波長(zhǎng)通路占用一段光纖的帶寬,與過(guò)去同軸電纜FDM技術(shù)不同的是:(1)傳輸媒質(zhì)不同,WDM系統(tǒng)是光信號(hào)上的頻率分割,同軸系統(tǒng)是電信號(hào)上的頻率分割利用。(2)在每個(gè)通路上,同軸電纜系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào)4KHz語(yǔ)音信號(hào),而WDM系統(tǒng)每個(gè)波長(zhǎng)通路上是數(shù)字信號(hào)SDH2.5Gb/s或更高速率的數(shù)字系統(tǒng)。
WDM技術(shù)的主要特點(diǎn)WDM技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)。可利用光纖的帶寬資源,使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍;多波長(zhǎng)復(fù)用在單模光纖中傳輸,在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可大量節(jié)約光纖;對(duì)于早期安裝的電纜,芯數(shù)較少,利用波分復(fù)用無(wú)需對(duì)原有系統(tǒng)作較大的改動(dòng)即可進(jìn)行擴(kuò)容操作;由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立,因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào),完成各種電信業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合與分離,包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào),以及PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分離;波分復(fù)用通道對(duì)數(shù)據(jù)格式透明,即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無(wú)關(guān)。
三、終端復(fù)用器簡(jiǎn)介
Tellabs 6320邊緣節(jié)點(diǎn)適用于SDH傳輸網(wǎng)的接入和區(qū)域?qū)印?蓪?shí)現(xiàn)一個(gè)完整而緊湊的帶STM-1、STM-4線路接口的多業(yè)務(wù)分插復(fù)用器(ADM),或終端復(fù)用器(TM)。支持全系列的PDH支路接口及STM-1光口和電口。提供同步和異步功能的業(yè)務(wù)傳送,以及集成的帶有ATM層交叉連接功能的ATM STM-1用戶網(wǎng)絡(luò)接口。
終端復(fù)用器產(chǎn)品詳情
高度集成、單板ADM/TM
可擴(kuò)展的模塊化結(jié)構(gòu)
提供FE接口
可方便集成基于ATM的業(yè)務(wù)支持同步狀態(tài)信息(SSM)部分負(fù)荷的接口先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元管理多類型的機(jī)械機(jī)框集成ATM交叉連接功能的ATM STM-1 UNI 光口利用分出和續(xù)傳支持廣播功能
四、數(shù)據(jù)復(fù)用器
數(shù)據(jù)復(fù)用器是采用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的64Kbps五通道同步復(fù)用器,將多路9600-38.4Kbps的數(shù)據(jù)復(fù)用到一條64Kbps的數(shù)據(jù)信道上,從而節(jié)省通信線路費(fèi)用及設(shè)備費(fèi)用。每個(gè)子通道都有一個(gè)96位彈性存貯器以支持尾接電路,使子通道可以尾接一條通信線路延伸至遠(yuǎn)程。每個(gè)子通道可以增加同/異步轉(zhuǎn)換模塊,使子通道可以連接任何異步通信設(shè)備。
五、時(shí)分多路復(fù)用器
為了提高信道利用率,使多個(gè)信號(hào)沿同一信道傳輸而互相不干擾,稱多路復(fù)用。采用較多的是頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用。頻分多路復(fù)用用于模擬通信,例如載波通信,時(shí)分多 路復(fù)用用于數(shù)字通信,例如PCM通信。時(shí)分多路復(fù)用通信,是各路信號(hào)在同一信道上占有不同時(shí)間間隙進(jìn)行通信。由前述的抽樣理論可知,抽樣的一個(gè)重要作用,是將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào),其在信道上 占用時(shí)間的有限性,為多路信號(hào)沿同一信道傳輸提供了條件。具體說(shuō),就是把時(shí)間分成一些 均勻的時(shí)間間隙,將各路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隙,以達(dá)到互相分開,互不干擾的目的。各路信號(hào)經(jīng)低通濾波器將頻帶限制在3400Hz以下,然后加到快速電子旋轉(zhuǎn)開關(guān)(稱分配器)開關(guān)不斷重復(fù)地作勻速旋轉(zhuǎn),每旋轉(zhuǎn) 一周的時(shí)間等于一個(gè)抽樣周期T,這樣就做到對(duì)每一路信號(hào)每隔周期T時(shí)間抽樣一次。由此可 見,發(fā)端分配器不僅起到抽樣的作用,同時(shí)還起到復(fù)用合路的作用。合路后的抽樣信號(hào)送到 PCM編碼器進(jìn)行量化和編碼,然后將數(shù)字信碼送往信道。在收端將這些從發(fā)送端送來(lái)的各路 信碼依次解碼,還原后的PAM信號(hào),由收端分配器旋轉(zhuǎn)開關(guān)K2依次接通每一路信號(hào),再經(jīng)低通平滑,重建成話音信號(hào)。由此可見收端的分配器起到時(shí)分復(fù)用的分路作用,所以收端分 配器又叫分路門。
要注意的是:為保證正常通信,收、發(fā)端旋轉(zhuǎn)開關(guān)必須同頻同相。同頻是指的旋轉(zhuǎn)速度要完全相同,同相指的是發(fā)端旋轉(zhuǎn)開關(guān)連接第一路信號(hào)時(shí),收端旋轉(zhuǎn) 開關(guān)K2也必須連接第一路,否則收端將收不到本路信號(hào),為此要求收、發(fā)雙方必須保持嚴(yán)格的同步。
六、頻分多路復(fù)用器
在多路載波電話中采用單邊帶調(diào)制頻分復(fù)用,主要是為了最大限度地節(jié)省傳輸頻帶。每路電話信號(hào)限帶于300-3400Hz,單邊帶調(diào)制后其帶寬與調(diào)制信號(hào)相同。為了在鄰路已調(diào)信號(hào)間留有保護(hù)頻帶,以便濾波器有可實(shí)現(xiàn)的過(guò)渡帶,通常每路話音信號(hào)取4kHz作為標(biāo)準(zhǔn)頻帶。 為了大容量載波電話在傳輸中合群、分群的方便,現(xiàn)已形成一套標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)。
基群由12路話音信號(hào)組成,頻分多路復(fù)用后的已調(diào)信號(hào)的頻譜。應(yīng)當(dāng)指出,各種等級(jí)群路信號(hào)的基本頻帶并不是在實(shí)際信道中傳輸?shù)念l帶,在送入信道前常常還要進(jìn)行一次頻譜搬移。另外,由上述頻譜可知,各種載波頻率的產(chǎn)生、 調(diào)制、解調(diào)及濾波是載波電話設(shè)備中的主要組成部分。
七、光電復(fù)用器
光電復(fù)用器從字面上解釋就是光路信號(hào)與電路信號(hào)的復(fù)合裝置,一般的光貓即光纖收發(fā)器(光貓與光纖收發(fā)器不同,光纖收發(fā)器只有信號(hào)轉(zhuǎn)換,沒有協(xié)議轉(zhuǎn)換,而光貓還包含有協(xié)議轉(zhuǎn)換),是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)的裝置,復(fù)用器就是將多電信號(hào)復(fù)合到光路上去,這種裝置應(yīng)該是一種系統(tǒng)的總稱,實(shí)際中這種設(shè)備使用不多,另一種是多種光路復(fù)合,但這種復(fù)合調(diào)制將使用不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行多路信號(hào)的傳輸,到達(dá)后再解調(diào)。這種設(shè)備只有在國(guó)家骨干光纖網(wǎng)中使用,利用固有的光纜資源進(jìn)行的擴(kuò)展,設(shè)備十分昂貴。
八、其他復(fù)用器(MUX)和解復(fù)用器(DEMUX)總是成對(duì)出現(xiàn)的。
MUX=multiplexer DEMUX=demultiplexer
簡(jiǎn)單的說(shuō),復(fù)用器就是把一大堆的信號(hào)以一定的方式,復(fù)合在一起,以方便傳輸。而解復(fù)用器,就是按照復(fù)用器復(fù)合的方式把復(fù)合在一起的信號(hào)分離開,以便后續(xù)的分析。所以復(fù)用器是一個(gè)統(tǒng)稱,并不僅僅局限在光電復(fù)用器上。
時(shí)興的CDMA手機(jī)采用的技術(shù)就是CDMA碼分多址技術(shù),也是一種信號(hào)復(fù)合的技術(shù)。比較而言信息流更大更復(fù)雜,更難以被破解。
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