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多路複用技術

       多路複用就是把多個低速通道組合成一個高速通道的技術,這個技術當中要用到兩個裝置。多路複用器:在傳送端根據某種規則把多個低頻寬的訊號複合成一個高頻寬的訊號。多路分配器:在接收端根據同一規則將高頻寬的訊號分解成多個低頻寬的訊號。多路複用器和多路分配器統稱為多路器(MUX)。

頻分複用

簡介:

       頻分多路複用,分頻多工,亦稱頻分多路複用,主要用於模擬通道的複用。將傳輸介質的可用頻寬分割成一個個“頻段”,以便每個輸入裝置都分配到一個“頻段”。傳輸介質容許傳輸的最大頻寬構成一個通道,因此每個“頻段”就是一個子通道。FDM先對多路訊號的頻譜範圍進行限制(分割頻帶),然後通過變頻處理,將多路訊號分配到不同的頻段。

發展:

       電話網路曾使用FDM技術在單個物理電路上傳輸若干條語音通道。這樣,12路語音通道被調製到載波上各自佔據4KHz頻寬。這路佔據60-108KHz頻段的複合訊號被認為是一個組。反過來,五個這樣的訊號組本身被同樣的方法多路複用到一個超級組中,這個組包含60條語音通道。進一步甚至有更高層次的多路複用,這樣使得單個電路中傳輸幾千條語音通道成為可能。

原理:

       不同的傳輸媒體具有不同的頻寬(訊號不失真傳輸的頻率範圍).頻分多路複用技術對整個物理通道的可用頻寬進行分割,並利用載波調製技術,實現原始訊號的頻譜遷移,使得多路訊號在整個物理通道頻寬允許的範圍內,實現頻譜上的不重疊,從而共用一個通道。為了防止多路訊號之間的相互干擾,使用隔離頻帶來隔離每個子通道。

時分複用

簡介:

       時分複用是採用同一物理連線的不同時段來傳輸不同的訊號,也能達到多路傳輸的目的。時分多路複用以時間作為訊號分割的參量,故必須使各路訊號在時間軸上互不重疊。時分複用就是將提供給整個通道傳輸資訊的時間劃分成若干時間片,並將這些時隙分配給每一個訊號源使用。時間片的大小可以按照一次傳送一位、一個位元組或一個固定大小的資料塊所需的時間來確定。

發展:

       傳統的電路時分複用技術雖然已經成熟,但是由於電子瓶頸的影響很難進一步提高單根光纖的傳輸速率。目前,利用電時分複用的方式可以實現單根光纖10Gbit/s 的傳輸速率,德國SHF 40Gbit/s 電時分複用器雖然已經商用化,但是由於技術複雜,價格十分昂貴。所以要想進一步提高光通訊系統的通訊容量,人們把研究的熱點集中在了光波分複用和光時分複用兩種複用方式上。

原理:

       時分多路複用適用於數字訊號的傳輸。由於通道的位傳輸率超過每一路訊號的資料傳輸率,因此可將通道按時間分成若干片段輪換地給多個訊號使用。每一時間片由複用的一個訊號單獨佔用,在規定的時間內,多個數字訊號都可按要求傳輸到達,從而也實現了一條物理通道上傳輸多個數字訊號。假設每個輸入的資料位元率是9. 6kbit / s ,線路的最大位元率為76. 8 kbit / s ,則可傳輸8 路訊號。在接收端,複雜的解碼器通過接收一些額外的資訊來準確地區分出不同的數字訊號。

波分複用

簡介:

       波分複用是將兩種或多種不同波長的光載波訊號(攜帶各種資訊)在傳送端經複用器匯合在一起,並耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸的技術,在接收端,經解分配器將各種波長的光載波分離,然後由光接收機作進一步處理以恢復原訊號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光訊號的技術,稱為波分複用。
       光頻分複用技術和光波分複用技術無明顯區別,因為光波是電磁波的一部分,光的頻率與波長具有單一對應關係。通常也可以這樣理解,光頻分複用指光頻率的細分,光通道非常密集。光波分複用指光頻率的粗分,光通道相隔較遠,甚至處於光纖不同視窗。

發展:

       光纖通訊飛速發展,光通訊網路成為現代通訊網的基礎平臺。光纖通訊系統經歷了幾個發展階段,從80年代末的PDH系統,90年代中期的SDH系統,WDM系統,光纖通訊系統快速地更新換代。雙波長WDM(1310/1550nm)系統80年代在美國AT&T網中使用,速率為2×17Gb/s。 應用WDM技術第一次把複用方式從電訊號轉移到光訊號,在光域上用波分複用(即頻率複用)的方式提高傳輸速率,光訊號實現了直接複用和放大,並且各個波長彼此獨立,對傳輸的資料格式透明。當前研究的熱點之一是DWDM,DWDM實驗室水平可達到100╳10Gbit/s,中繼距離400km;30╳40Gbit/s,中繼距離85km;64╳5Gbit/s,中繼距離720km。密集波分複用DWDM商用水平為320Gbit/s,即一對光纖可傳送400萬話路。目前商用系統的傳輸能力僅是單根光纖可能傳輸容量為數十Tbit/s的1/100。

原理:

       在模擬載波通訊系統中,通常採用頻分複用方法提高系統的傳輸容量,充分利用電纜的頻寬資源,即在同一根電纜中同時傳輸若干個通道的訊號,接收端根據各載波頻率的不同,利用帶通濾波器就可濾出每一個通道的訊號。同樣,在光纖通訊系統中也可以採用光的頻分複用的方法來提高系統的傳輸容量,在接收端採用解複用器(等效於光帶通濾波器)將各訊號光載波分開。由於在光的頻域上訊號頻率差別比較大,一般採用波長來定義頻率上的差別,該複用方法稱為波分複用。WDM技術就是為了充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大頻寬資源,根據每一通道光波的頻率(或波長)不同可以將光纖的低損耗視窗劃分成若干個通道,把光波作為訊號的載波,在傳送端採用波分複用器(合波器)將不同規定波長的訊號光載波合併起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端,再由一波分複用器(分波器)將這些不同波長承載不同訊號的光載波分開的複用方式。由於不同波長的光載波訊號可以看作互相獨立(不考慮光纖非線性時),從而在一根光纖中可實現多路光訊號的複用傳輸。將兩個方向的訊號分別安排在不同波長傳輸即可實現雙向傳輸。根據波分複用器的不同,可以複用的波長數也不同,從2個至幾十個不等,一般商用化是8波長和16波長系統,這取決於所允許的光載波波長的間隔大小。

數字傳輸系統

       數字傳輸系統是指通過經由傳播路徑從接收機輸入的訊號來控制發射機的傳輸容量。由接收機產生控制訊號,控制訊號將系統控制在從諸如傳輸質量或者接收C/N等監控資訊中獲得的最優化的傳輸容量,並且將控制訊號輸出到發射機和判決電路。判決電路比較每條線路的傳輸容量。當第一主用線路的傳輸容量處於最低的傳輸容量時,則從判決電路輸出切換訊號。然後傳輸切換裝置和接收切換裝置執行,並且通過備用線路輸出在第一主用線路上的輸入訊號。訊號的傳輸容量即備用線路的傳輸容量。

貝爾系統的T1載波:
       T1載波也叫一次群,它把24路話音通道按時分多路的原理複合在一條1.544Mbps的高速通道上。該系統的工作是這樣的,用一個編碼解碼器輪流對24路話音通道取樣、量化和編碼將一個取樣週期中(125μs)得到的7位一組的數字合成一串,共7×24位長。這樣的數字串在送入高速通道前要在每一個7位組的後面插入一個信令位,於是變成了8×24=192位長的數字串。這192位數字組成一幀,最後再加入一個幀同步位,故幀長為193位。每125s傳送一幀,其中包含了各路話音通道的一組數字,還包含了總共24位的控制資訊以及1位幀同步資訊。這樣,不難算出T1載波的各項位元率。對每一路話音通道來說,傳輸資料的位元率為7b/125μs=56kbps,傳輸控制資訊的位元率為1b/125μs=8kbps,總的位元率為193b/125μs=1.544Mbps。
       T1載波還可以多路複用到更高階的載波上,4個1.544Mbps的T1通道結合成1個6.312Mbps的T2通道,多增加的位(6.3124×1.544-0.136)是為了組幀和差錯恢復。與此類似,7個T2通道組合成1個T3通道,6個T3通道組合成1個T4通道。

E1載波:
ITU-T的E1通道的資料速率是2.048Mbps。這種載波把32個8位一組的資料樣本組合成125μs的基本幀,其中30個子通道用於話音傳送資料,兩個子通道(CH0和CH16)用於傳送控制信令,每4幀能提供64個控制位。

同步數字系列

       SDH在傳輸上的基本網路單元主要有終端複用器(TM)、再生器(REC)、分插複用器(ADM)和同步數字交叉連線裝置(SDXC)等,雖然其功能各異,但卻都有統一的標準光介面,能夠在網路中的光纜段上實現橫向相容,即裝置互通。同步數字系列的特點

  • 採用同步複用方式和靈活的複用對映結構,是低階訊號和高階訊號的複用/解複用一次到位,大大簡化了裝置的處理過程。
  • SDH網與現有的PDH網能實現完全相容,同時還可容納各種新的數字業務訊號(如ATM等)。
  • 具有全世界統一的網路節點介面,並對各網路單元的光介面有嚴格的規範要求,從而使得任何網路單元在光路上得以互通,體現了橫向相容性。
  • 幀結構中安排了豐富的開銷位元,使網路的執行、管理、維護與指配能力大大加強,通過軟體下載的方式,可實現對各網路單元的分散式管理,同時也便於新功能開發,促進了先進的網路管理系統和智慧化裝置的發展。
  • 使PDH的1.544Mbit/s和2.048Mbit/s兩大體系(含三個地區性標準)在STM-1等級上獲得統一,實現了數字傳輸體制上的世界性標準。
  • 採用先進的分插複用器(ADM)、數字交叉連線(DXC)等裝置,使組網能力和自愈能力大大增強,同時也降低了網路的維護管理費用。
  • 提出了一系列較完整的標準,使各生產單位和應用單位均有章可循,同時也便於國際互通。