数据通信中多路复用技术的应用研究

摘 要 多路复用技术主要由频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用几个部分组成，目前在数据通信系统中得到了较好的应用。

关键词 数据通信；多路复用技术；应用

中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）187-0058-02

出于对传输系统利用率的考虑，越来越多的人开始关注同时携带若干信号，确保传输介质的全面有效使用，我们将其称之为多路复用技术。本文首先概述了多路复用技术的涵义，其次阐述了数据通信中多路复用技术的应用范围。

1 多路复用技术的涵义

在一种特定的空间范围、标准的频带和已知的时间领域内采用通信信道或者链路进行电子信号的传输。实际中，如果空间、频率、时间对于两个或以上信号均一样时，那么将不可避免的带来干扰及各类冲突问题。而多路复用技术可以满足通信信道系统中存储大量的信号，该项技术实现了空间、频率、时间的共享目的。在多路复用技术基础上，若干信号不仅能够同时享有一个信道，而且还大大提高了信道容量的利用率。

多路复用技术可以把不同的信号放置于一个群内，从而在数据通信系统中从发送端点、接收端点出发，作为独立的整体对各信号进行及时有效处理。由于网络通信线路对数据信息传输过程中会占用通信信道，因此提高通信信道的使用率，特别是数据信息远程传输过程中通信信道的高效利用更为关键。

倘若一条通信线路只能为一路信号提供服务，那么此路信号就需要承担起整个通信线路的费用，成本压力巨大，而其他用户也会因为无法利用通信线路实现不了自身的需求。针对这一情况，应充分考虑在一条通信线路上同时进行各路信号的传输，以此节约成本，满足其他用户的实际需求，进而实现预期的经济效益目标。在一条物理通信线路上构建若干条逻辑通信信道，对各路信号同时进行传输，这就是多路复用技术。

2 数据通信中多路复用技术的应用范围

2.1 频分多路复用

相较于一路信号传输使用的带宽，数据通信系统的信道提供的带宽更宽。所以一条信道如果只对一路信号进行传输过于浪费。要想提高信道的带宽利用率，就必须使用频分多路复用技术。所谓频分多路复用，指的是在发送端通过频率各异的载波优化调制各路信号的频谱，使其形成各种频段，从而达到多路复用的目的。频分多路复用上的各路信号在频率中不会发生重叠现象，将各路信号积聚起来置于一条信道中及时高效传输，当信号进入接收端后利用中心频率内各种带通滤波器对各信号进行分离。

2.2 时分多路复用

时分多路复用主要是基于抽样定理而形成起来的一种技术。抽样定理明确强调，在条件允许的情况下，可通过时间上离散的抽样脉冲值来替代时间连续的模拟信号。所以当抽样脉冲占据的时间较少时，抽样脉冲间就有了一定的时间空隙，通过该空隙就能够对其他各类信号的抽样值进行有效传输。时分多路复用技术主要是针对若干路信号的抽样值在时间上占据的时隙情况，从而实现在一条信道中对各路信号的顺利传输。时分多路复用技术的优势在于：

1）时分复用多路信号无论是其合路还是其分路均以数字化电路形式为主，不仅操作简便，而且可靠性高。

2）由于信道内的非线性在频分复用系统中存在交调真实度低及谐波频繁情况，导致各路信号相互干扰，所以频分复用特别注重信道的非线性的真实可靠性。而时分复用系统对非线性的真实度要求不高。

2.3 波分多路复用

所谓光通信主要是利用光来运载信号实施传输。在光通信领域中一般根据波长进行命名，所以从本质角度上看，波分复用技术就相当于频分复用技术。波分复用实现了一根光纤上诸多波长的运行，把一根光纤变为许多根的“虚拟”纤，针对各种波长配备相适应的虚拟纤，进而使光纤能够传输大量的信号。由于波分复用技术具有经济合理性、效率高的优势特征，因此对光纤通信网络的扩容提供了重要帮助。波分复用技术涉及了以下复用方式：波长为1 310nm与1 550nm的波分复用、粗波分复用、密集波分复用。

波长为1 310nm与1 550nm的波分复用显然以一个1 310nm与1 550nm的窗口波长为主，通过使用波分复用技术在一根光纤上完成双窗口传输，这是波分复用系统最开始的应用状况。

粗波分复用目前已广泛应用于城域网领域中。粗波分复用强调1 200nm至1 700nm的宽窗口，现阶段常见于1 550nm的波长中，关于在1310nm波长中使用的波分复用器目前已进入研发阶段。粗波分复用（主要是大波长间的距离）器相邻信道之间的距离通常为20nm，其常见于4波或者8波的波长数量，16波为极限。如果复用的信道数在16或更低的情况下，由于粗波分复用系统内存在DFB激光器，所以其省略了冷却这一环节，不仅节约了成本，降低了功耗，而且设备尺寸标准，受到了业界的高度重视。粗波分复用不用配备成本高的密集波分复用器与光纤放大器，只要将成本低廉的激光收发器作为中继即可，所以成本费用大幅减少。

密集波分复用能够应对8至160个波长，同时在密集波分复用技术的快速发展下，其将会有更长的分波波数上限值，相互间的距离通常在1.6nm，受到了远距离传输系统的青睐。整个密集波分复用系统均少不了色散补偿技术的支持。对于16波密集波分复用系统，通常以常规色散补偿光纤来给予一定的补偿，对于40波密集波分复用系统，应注重通过色散斜率补偿光纤来完成相应的补偿。密集波分复用技术能够实现在一根光纤上传输400Gbit/s的数据流量，经过长期不断的发展，每秒太位的传输速率将会逐步实现。

2.4 码分多路复用

利用码分复用技术，频谱中与时间中的若干路信号码元均处于混叠状态，但代表若干路信号的码字处于正交状态。码分复用通过紧密联系不同的多址技术形成了诸多的接入技术，涵盖了无线接入与有线接入。譬如，在多址蜂窝系统领域内按信道了解各通信对象，一个信道仅对一个用户的通话提供保障，大量同时进行通话的用户，相互通过信道进行细致区分，我们称这一现象为多址。移动通信系统强调若干信道同时进行工作，覆盖面较广。

基于移动通信系统内的电波领域，实现用户间的无线信道连接，也就是我们所说的无线多址接入技术。此外，码分复用还涉及了以下方式：码分多址、频分多址、时分多址、同步码分多址。中国第一代移动通信系统主要以频分多址的模拟蜂窝系统为主；第二代移动通信系统主要以时分多址的数字蜂窝系统为主；第三代移动通信系统主要码分多址技术为主，其能够使代表广大用户的伪随机码同步到达基站，正是因为各伪随机码间是同步进行的，不仅避免了码间干扰现象，而且还进一步增大了系统容量。

3 结论

综上所述可知，为了保证传输系统的高利率，越来越多的人提出通过对各类信号的同时传输来实现传输介质的实效性，即多路复用技术。在多路复用技术背景下，实现了一个信道中各类信息的同时传输，信息传输容量增大，并且把所有关联信息纳入一个群内，通过系统这一信号进行信息处理。由于多路复用技术具有安装简便、成本低、可靠性高、方便检修等优势，目前已在多个行业领域中得到广泛应用。

参考文献

[1]宋涛，张钰.光纤通信传输网络系统的设计与构建[J].信息系统工程，2013（5）：44.

[2]佟宏偉.光缆通信传输网络维护系统的设计与实现[J].科技创业家，2013（14）：93.

[3]范志庆.通信光缆传输网络系统的设计与应用[J].工程技术：文摘版，2016（7）：00043.

作者简介：陈利军，中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司。