提高信道傳輸效率 漫談各種復(fù)用技術(shù)
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?。?）TDMA時(shí)分多址
TDMA時(shí)分多址采用了時(shí)分的多址技術(shù)，將業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間段分配給不同的用戶。TDMA的優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用率高，適合支持多個(gè)突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)用戶的接入。除中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話網(wǎng)采用FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合外，廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中也采用了時(shí)分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。
?。?）CDMA碼分多址
CDMA是采用數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)，它是在FDM和TDM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。FDM的特點(diǎn)是信道不獨(dú)占，而時(shí)間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM的特點(diǎn)是獨(dú)占時(shí)隙，而信道資源共享，每一個(gè)子信道使用的時(shí)隙不重疊；CDMA的特點(diǎn)是所有子信道在同一時(shí)間可以使用整個(gè)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它在信道與時(shí)間資源上均為共享，因此，信道的效率高，系統(tǒng)的容量大。CDMA的技術(shù)原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼（PN）進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去；接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，正受到越來越多的運(yùn)營(yíng)商和用戶的青睞。
?。?）同步碼分多址技術(shù)
同步碼分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指?jìng)坞S機(jī)碼之間是同步正交的，既可以無線接入也可以有線接入，應(yīng)用較廣泛。廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中就用到該項(xiàng)技術(shù)，例如美國(guó)泰立洋公司（Terayon）和北京凱視通電纜電視寬帶接入，結(jié)合ATDM（高級(jí)時(shí)分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。
中國(guó)第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)也采用同步碼分多址技術(shù)，它意味著代表所有用戶的偽隨機(jī)碼在到達(dá)基站時(shí)是同步的，由于偽隨機(jī)碼之間的同步正交性，可以有效地消除碼間干擾，系統(tǒng)容量方面將得到極大的改善，它的系統(tǒng)容量是其他第3代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的4～5倍。
5.空分復(fù)用
空分復(fù)用（SDM，Space Division Multiplexing）即多對(duì)電線或光纖共用1條纜的復(fù)用方式。比如5類線就是4對(duì)雙絞線共用1條纜，還有市話電纜（幾十對(duì)）也是如此。能夠?qū)崿F(xiàn)空分復(fù)用的前提條件是光纖或電線的直徑很小，可以將多條光纖或多對(duì)電線做在一條纜內(nèi)，既節(jié)省外護(hù)套的材料又便于使用。
6.統(tǒng)計(jì)復(fù)用
統(tǒng)計(jì)復(fù)用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有時(shí)也稱為標(biāo)記復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用或智能時(shí)分多路復(fù)用，實(shí)際上就是所謂的帶寬動(dòng)態(tài)分配。統(tǒng)計(jì)復(fù)用從本質(zhì)上講是異步時(shí)分復(fù)用，它能動(dòng)態(tài)地將時(shí)隙按需分配，而不采用時(shí)分復(fù)用使用的固定時(shí)隙分配的形式，根據(jù)信號(hào)源是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)和信號(hào)本身對(duì)帶寬的需求情況來分配時(shí)隙，主要應(yīng)用場(chǎng)合有數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器和分組交換網(wǎng)等，下面就以這兩種主要應(yīng)用分別敘述。
6.1數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器
數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器主要完成對(duì)MPEG-2傳輸流（TS）的再?gòu)?fù)用功能，形成多節(jié)目傳送流（MPTS），用于數(shù)字電視節(jié)目的傳輸任務(wù)。所謂統(tǒng)計(jì)復(fù)用是指被復(fù)用的各個(gè)節(jié)目傳送的碼率不是恒定的，各個(gè)節(jié)目之間實(shí)行按圖像復(fù)雜程度分配碼率的原則。因?yàn)槊總€(gè)頻道（標(biāo)準(zhǔn)或增補(bǔ)）能傳多個(gè)節(jié)目，各個(gè)節(jié)目在同一時(shí)刻圖像復(fù)雜程度不一樣（一樣的概率很?。?，所以我們可以在同一頻道內(nèi)各個(gè)節(jié)目之間按圖像復(fù)雜程度分配碼率，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用。
實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的關(guān)鍵因素：一是如何對(duì)圖像序列隨時(shí)進(jìn)行復(fù)雜程度評(píng)估，有主觀評(píng)估和客觀評(píng)估兩種方法；二是如何適時(shí)地進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)的帶寬動(dòng)態(tài)分配。使用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)可以提高壓縮效率，改進(jìn)圖像質(zhì)量，便于在1個(gè)頻道中傳輸多套節(jié)目，節(jié)約傳輸成本。
6.2分組交換網(wǎng)
分組交換網(wǎng)是繼電路交換網(wǎng)和報(bào)文交換網(wǎng)之后的一種新型交換網(wǎng)絡(luò)，它主要用于數(shù)據(jù)通信，如X.25，幀中繼，DPT，SDH，GE和ATM都是分組交換的例子。分組交換是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式，它將用戶的報(bào)文劃分成一定長(zhǎng)度的分組（可以定長(zhǎng)和不定長(zhǎng)），以分組為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的利用率高，比報(bào)文交換的時(shí)延小，具有實(shí)時(shí)通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理，將1條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個(gè)邏輯信道，最終構(gòu)成1條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路，稱之為虛電路（即VC，兩個(gè)用戶終端設(shè)備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。分組交換網(wǎng)中有的支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，有的不支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，例如SDH就不支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用，其帶寬是固定不變的，支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)的主要有幀中繼、ATM和IP，下面作分別介紹。
（1）幀中繼
幀中繼是在X.25分組交換技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種快速分組交換傳輸技術(shù)，用戶信息以幀（可變長(zhǎng)）為單位進(jìn)行傳輸，并對(duì)用戶信息流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。
（2）ATM
ATM支持面向連接（非物理的邏輯連接）的業(yè)務(wù)，具有很大的靈活性，可按照多媒體業(yè)務(wù)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)分配通信資源，對(duì)于特定業(yè)務(wù)，傳送速率隨信息到達(dá)的速率而變化，因此，ATM具有統(tǒng)計(jì)復(fù)用的能力，能夠適應(yīng)任何類型的業(yè)務(wù)。
?。?）DPT
DPT（Dynamic Packet Transport）是Sisco公司獨(dú)創(chuàng)的新一代優(yōu)化動(dòng)態(tài)分組的傳輸技術(shù)，吸收了SDH的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，將IP路由技術(shù)對(duì)寬帶的高效利用以及豐富的業(yè)務(wù)融合能力，和光纖環(huán)路的高帶寬及可靠的自愈功能緊密結(jié)合，由于所有節(jié)點(diǎn)都具有公平機(jī)制且支持帶寬統(tǒng)計(jì)復(fù)用，可成倍提高網(wǎng)絡(luò)可用帶寬。
?。?）吉位以太網(wǎng)
GE（Gigabit Ethernet）是以太網(wǎng)技術(shù)的延伸，是第3代以太網(wǎng)，它主要處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是目前廣電寬帶城域骨干網(wǎng)采用的主流技術(shù)。以太網(wǎng)交換機(jī)端口（RJ45）所帶的用戶信道使用率通常是不相同的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有的信道很忙，有的信道處于空閑狀態(tài)，即便是以太網(wǎng)交換機(jī)所有的端口都處于通信狀態(tài)下，還會(huì)涉及到帶寬的不同需求問題，而數(shù)據(jù)交換的特性在于突發(fā)性，只有通過統(tǒng)計(jì)復(fù)用，即帶寬動(dòng)態(tài)分配才能降低忙閑不一的現(xiàn)象，從而最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。
7.字節(jié)間插復(fù)用
在SDH（Synchronous Digital Hierarchy）中復(fù)用是指將低階通道層信號(hào)適配進(jìn)高階通道，或?qū)⒍鄠€(gè)高階通道層信號(hào)適配進(jìn)復(fù)用段的過程。我們知道SDH復(fù)用有標(biāo)準(zhǔn)化的復(fù)用結(jié)構(gòu)，但每個(gè)國(guó)家或地區(qū)僅有一種復(fù)用路線圖，由硬件和軟件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，靈活方便。而字節(jié)間插復(fù)用（BIDM，Byte Intertexture Division Multiplexing）是SDH中低級(jí)別的同步傳送模塊（STM, Synchronous Transport Module）向高級(jí)別同步傳送模塊復(fù)用的一種方式，高級(jí)別的STM是低級(jí)別STM的4倍。如圖1所示的4個(gè)STM-1字節(jié)間插復(fù)用進(jìn)STM-4的示意圖，當(dāng)然4個(gè)STM-4字節(jié)間插復(fù)用進(jìn)STM-16也一樣，其余等級(jí)的同步傳送模塊以此類推。這里的字節(jié)間插是指有規(guī)律地分別從4個(gè)STM-1中抽出1個(gè)字節(jié)放進(jìn)STM-4中。進(jìn)行字節(jié)間插復(fù)用，一是體現(xiàn)了SDH同步復(fù)用的設(shè)計(jì)思想；二是由AU-PTR（管理單元指針）的值，再通過字節(jié)間插的規(guī)律性，就可以定位低速信號(hào)在高速信號(hào)中的位置，使低速信號(hào)可以方便地分出或插入高速信號(hào)，這也是SDH與PDH相比較的優(yōu)勢(shì)之一，由于PDH低速信號(hào)在高速信號(hào)中位置的無規(guī)律性，從而高速信號(hào)插/分低速信號(hào)要一級(jí)一級(jí)進(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用，因?yàn)閺?fù)用/解復(fù)用會(huì)增加信號(hào)的損傷，不利于大容量傳輸。
8.極化波復(fù)用
極化波復(fù)用（Polarization Wavelength Division Multiplexing）是衛(wèi)星系統(tǒng)中采用的復(fù)用技術(shù)，即一個(gè)饋源能同時(shí)接收兩種極化方式的波束，如垂直極化和水平極化，左旋圓極化和右旋圓極化。衛(wèi)星系統(tǒng)中通常采用兩種辦法來實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用：一種是同一頻帶采用不同極化，如垂直極化和水平極化，左旋圓極化和右旋圓極化等；另一種是不同波束內(nèi)重復(fù)使用同一頻帶，此辦法廣泛使用于多波束系統(tǒng)中。
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