1、数据通信中多路复用技术的应用新探摘要：在传统的远程数据通信网络中,一条传输信道(包括有线传输信道、无线传输信道和卫星传输 信道等)只传输一路数据信息,线路的利用率很低,随着计算机远程终端数目的增加。就会使整个数据通信系统的成本提高。 关键词：数据通信；多路复用；新探 中图分类号： N37 文献标识码： A 为了提高线路利用率,降低系统成本,有必要采用多路复用技术,即多个终端通过多条低速线路汇接到一个多路 复用器上,复用器再通过一条高速线路连接到计算机。比如安装四个远程 终端,传统的作法是租用四对电话专线,各配一对调制解调器,如图 1 所示。如果采用四通道多路复用器仅需一对专线和一对调制解调器即
2、可,如图 2 所示,既节省通信线路、运行成本和调制解调器,又减少通 信设施的维护量。 多路复用器依次“采样”各通道的输入数据,然后将这些取样结某 交叉汇合成单个数据流,并将这个数据流通过通信设施发送,在另一端用类似的复用器进行数据分离,确定通道地址,并将被分离的数据发送到各个目标通道。这些操作对用户、计算机和终端设备都是透明的。 多路复用器一般可分为频分多路复用、时分多路复用、统计式时分多路复用和网络式多路复用四种类型。不同的复用方式,对复用设备有这不同的要求。 1.频分多路复用( FOM) 频分多路复用是早期的使用方法。它的出现是基于以下事实,即音频级的电话线路的带宽明显大于一条低速通道所要
3、求的带宽。采用不同的中心颇率,几条通道可共享同一条线路。 一般情况下,从一条音须级 电路最多可以分离出 2 4 个低速通道。 频分多路复用借助于频谱搬移技术,将一个信道分成若干个不同绷段f l,f2 , f n 的子信道,每个终端对应一个频率的子信道,并按照分配给自己的子信道把数据发送给计算机,计算机也按照不同的频段把数据送给终端,从而实现了在一条高速信道上传输多路用户数据的目的。FDM 子 信道的划分 如图 3 所示。 在频分多路复用中,每个通道有固定的带宽及速度,空闲通道则擂入空字符传送,通道总速度因颇带宽度有限而有所限制,而且无误差控制。 由于频分多路复用效率和灵活性相对来说都不高,目前
4、多用千载波通信系统中,较少用千数据多路复用。 2.时分多路复用( TOM ) 时分多路复用是一种数字技术,它从每个低速通道交叉提取一个字符(字符 T D M)或一个比特(比特 T DM),然后将合成的数据流串行地沿一条高速线路发送。在另一瑞的复用器进行数据流分离后,将每个比特或每个字符提交给相应的通道。 在时分多路复用中,复用器对外接的 n 路通道进行轮流扫描,也就是分配给每 个 通 道 一 个 时 间 槽(T 1M EsL O T )t l,t 2, t n。当 t l 时刻 复用器扫描到终端 l,终端 l 的数据便通过复用器、高速线路传送到计算机,同时计算机也将数据通过相反 的过程送给终端
5、 l。然后,复用器依次又扫描到终端 2 ( 亡:时隙),重复上述过程。简单地说,时 分 复用器就象一个旋转开关一样不停地转动,开关掷到哪 JL,哪儿的线路就接通。从实质上说,就是把一个消道从时间上分成若干个子信道,从而在一条信道上 传输多个用户的数据。 字符 T D M 较比特 T D M 应用广泛,主要是因为在复用异步通道时字符 T DM 的效率较高。字符 T DM 先存储一个完整的字符,再沿高速线路发送,故能够在发送前从宇符中除去启停位,然后在另一端去复用时恢复之。因此,对接收到的每十位(数据加一个启 动位和一个停止位)只需发送其中的八位。因而与比 特 T DM 相比,高速线路的使用效率更
6、高,通道容 量 更大。不过,在字符 T D M 中因需先存储一个 字 符,致使其延迟时间较比特 T D M 长,故比特 T D M 通常更多 地用于同步终端的多路复用。 3.统计式时分乡路复用( S 丁 OM) 在时分多路复用器中,每个通道不管有否数据传翰,在高速线路上 都分配给一个固定的时间槽,如无信息传递则场入空字符。因此,即使某个通道偶尔使用或使用率很低,时间槽必需照样分配,这就导致高速线路利用率不高。 传统的 T DM 的另一个缺点是,在高速线路 上发生错误时不能纠正,致使某个或多个通道接收到的数据不可靠。这对于本身带有出错校正功能的终端虽无影响,但由于目前便用的大多数终端是投有这种能
7、力的简单异步设备,所以这种影响是不容忽视的。 由于缺乏有效的出错校正能力,限制了传统 T O M 的应用,除质量非常高的线路外,大多数线路上的出错率对用户来说是不能接受的。对于速率在肠 oobP s 以上,多个通道共享一条高速线路的场合,这种影响更大。 为了克服这些问题,统计式复用器应运而生,井得到广泛的应用。在sT D M 中,T OM 的“数据 核”被压缩,无空字符插入,但增加了编址信息,用来指定数据流中包含那些通道的数据字符,图 4 给 出了 T D M 和 S T D M 的“数据祯”的区别。采用 ST D M 之后,高速线路的速度可低于各个通道速度之和,对典型的应用场合,可改进二至四
8、倍。由于存在所有通道同时发送数据的可能性,ST D M 须设置用于暂存低速数据的缓冲存储器,以及某种形式的“流控制,以便在缓冲器满时临时切断来自终端和计算机端口的数据输入。借助某种形式的出错检侧和出错时白动重发(A RQ)技术,可以纠正电话线或其他传输介质上的传输错误。 因此,统计式时分多路复用器能可靠地用于 高速数据传输上,即使在淮确性要求相 当高的场合,也能供非常高的线路利用率。 . 4 网络式多路复用(N M) 前面已叙述应用于简单的点对点异步终端网络的 sT O M。但是,终端的地理分布常常需要多节点的网络结构。再者,在一个多用户的大型计算机系统中,如果终端与计算机端口一一对应,效率是
9、不高的。在某些应用场合,如果终端数多于计算机端口数且用户按先到先服务的规则竞争端口的话,就能获得较佳的计算机负载能力。为此,在统计式多路复用技术上衍生出一种新的多路复尽技术网络式多路复用。 网络式多路复用器可联接二条以上的通信线路,构成复杂的多点式网络结构。它具有以下主要特性:l )路径选择和旁通特性,甲地的通道可绕过乙地与丙地复用器的某个通道联络,或在多条路径中选择其中一条到达 目标复用器,2 ) 出口争夺特性,当多个用户同时访向同一端口时,复用器按共优先级和先到先服务的原则予以服务,3 ) 平 衡线路负荷,当某条线路负有过重时,复用器 自动将部分负荷转移到其他线路上。 ST O M 是目前
10、使用的最普追及最有效的多路复用器,在选用 ST D M时最好应符合下列条件:l )终端机要集中;2)通道平均使用量不大,如使用量太大,应选用时分式多路复用器,3 ) 终端应有信息流控制(Fl o wco ntr ol)功能,4)允许延长回应时间。选择多路复用器时首先要弄楚其数据通信的短期及长远要求,以及终端数目、终端分布、采用的规格、使用率和速度等,达到既省钱又有效的目的。 参考文献. 1.杨谷良,海文学编著:数据通信.人民邮电出版社,19 8 3.0 2.D FM Se riesInteIl ige nt Com mu nie atio n sPro e .卜 。rU。 。rGuide,D E O:E K 心 FM1 0 一 U G 一 R B
