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[交流] [活动3]时分复用TDM（Time-Division Multiplexing）

时分复用TDM（Time-Division Multiplexing）
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baishi原创,转载请标明小木虫
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基本原理
　　时分复用技术把公共信道按时间分配给用户使用，是一种按时间区分信号的方法。时分复用时先将多个用户设备通过时分多路复用器连接到一个公共信道上，时分多路复用器给各个设备分配一段使用公共信道的时间，这段时间也称为时隙（Time Slot）。当轮到某个设备工作时，该设备就同公共信道接通，而其它设备就同公共信道暂时断开。设备使用时间过后，时分多路复用器将信道使用权交给下一个设备，依此类推一直轮流到最后一个设备，然后再重新开始。这样既保证了各路信号的传输，又能让它们互不干扰。使用时分复用信道的设备一般是低速设备，时分复用器将不间断的低速率数据在时间上压缩后变成间断的高速率数据，从而达到低速设备复用高速信道的目的。

应用

主要应用于数字通信系统，在数字通信系统中传输某路模拟信号的采样数据时，采用时分复用技术解决了由于采样信号在信道上占用时间的有限性（传输一个采样信号的时间仅占采样间隔的一部分）引起的信道与设备利用率低的问题。另外，时分复用技术也可以用在频分制下的某个子通道上。

分类

1）同步时分多路复用技术（STDM，Synchronization Time-Division Multiplexing）
用固定的时间片（Time Slot）分配方法，即将公共信道的传输时间按特定长度连续地划分成"帧"，再将帧划分成几个固定长度的时间片，然后把时间片以固定的方式分配给各个数据终端（每一路信号具有相同大小的时间片），通过时间片交织形成多路复用信号，从而把各低速数据终端信号复用成较高速率的数据信号。

特点：STDM的公共信道的速率必须是每一个子信道速率的总和，即每个用户的位周期必须是公共信道的位周期的N倍，N是用户数。

优点：时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输

缺点：信道与设备利用率低（某路信号没有足够多的数据，它所对应的信道会出现空闲，而其他有大量数据要发送的繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，由于没有足够多的时间片可利用而拖很长一段的时间）
应用：DDN网

（2）异步时分多路复用技术（ATDM，Asynchronism Time-Division Multiplexing）；统计时分多路复用技术（STDM，Statistic Time-Division Multiplexing）

是对异步时分多路复用技术的改进，通过集中器（STDM下的MUX）为各个数据终端或线路动态分配时间片（大量数据要发送的数据终端占有较多的时间片，数据量小的数据终端少占用时间片，没有数据的数据终端不分配时间片）。这时，为了区分哪一个时间片是哪一个数据终端或线路的，必须在时间片的数据前加上该数据终端或线路的标识（源线路号地址）。由于一个用户的数据并不按照固定的时间间隔发送，所以称为“异步”

特点：把时间片动态地分配给各个终端，即当终端的数据要传送时，才会分配到时间片，因此每个用户的数据传输速率可以高于平均传输速率，最高可以达到线路总的传输能力。例如；线路传输速率为9600bit/s，4个用户的平均速率为2400bit/s，当用同步时分复用时，每个用户的最高速率为2400bit/s，而在统计时分复用方式下，每个用户最高速率可达9600bit/s。

优：提高信道和设备利用率

缺：技术复杂（需使用保存输入排队信息的缓冲数据存储器和比较复杂的寻址、控制技术。）

应用：高速远程通信过程中，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等，下面就以这两种主要应用分别叙述。
　　1数字电视节目复用器
　　数字电视节目复用器主要完成对MPEG-2传输流(TS)的再复用功能，形成多节目传送流(MPTS)，用于数字电视节目的传输任务。所谓统计复用是指被复用的各个节目传送的码率不是恒定的，各个节目之间实行按图像复杂程度分配码率的原则。因为每个频道(标准或增补)能传多个节目，各个节目在同一时刻图像复杂程度不一样(一样的概率很小)，所以我们可以在同一频道内各个节目之间按图像复杂程度分配码率，实现统计复用。
　　实现统计复用的关键因素：一是如何对图像序列随时进行复杂程度评估，有主观评估和客观评估两种方法；二是如何适时地进行视频业务的带宽动态分配。使用统计复用技术可以提高压缩效率，改进图像质量，便于在1个频道中传输多套节目，节约传输成本。
　　2分组交换网
　　分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后的一种新型交换网络，它主要用于数据通信，如X.25，帧中继，DPT，SDH，GE和ATM都是分组交换的例子。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组(可以定长和不定长)，以分组为存储转发。因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延小，具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将1条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成1条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路(即VC，两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立逻辑上的连接)，实现数据的分组传送。分组交换网中有的支持统计复用，有的不支持统计复用，例如SDH就不支持统计复用，其带宽是固定不变的，支持统计复用技术的主要有帧中继、ATM和IP，下面作分别介绍。
　　(1)帧中继
　　帧中继是在X.25分组交换技术基础上发展起来的一种快速分组交换传输技术，用户信息以帧(可变长)为单位进行传输，并对用户信息流进行统计复用。
　　(2)ATM
　　ATM支持面向连接(非物理的逻辑连接)的业务，具有很大的灵活性，可按照多媒体业务实际需要动态分配通信资源，对于特定业务，传送速率随信息到达的速率而变化，因此，ATM具有统计复用的能力，能够适应任何类型的业务。
　　(3)DPT
　　DPT(Dynamic Packet Transport)是Sisco公司独创的新一代优化动态分组的传输技术，吸收了SDH的优点而克服其缺点，将IP路由技术对宽带的高效利用以及丰富的业务融合能力，和光纤环路的高带宽及可靠的自愈功能紧密结合，由于所有节点都具有公平机制且支持带宽统计复用，可成倍提高网络可用带宽。
　　(4)吉位以太网
　　GE(Gigabit Ethernet)是以太网技术的延伸，是第3代以太网，它主要处理数据业务，是目前广电宽带城域骨干网采用的主流技术。以太网交换机端口(RJ45)所带的用户信道使用率通常是不相同的，经常会出现有的信道很忙，有的信道处于空闲状态，即便是以太网交换机所有的端口都处于通信状态下，还会涉及到带宽的不同需求问题，而数据交换的特性在于突发性，只有通过统计复用，即带宽动态分配才能降低忙闲不一的现象，从而最大限度地利用网络带宽。

[ Last edited by 幻影无痕 on 2006-11-21 at 07:44 ]

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