【概述】
信道划分介质访问控制,是在数据链路层采用广播方式时,通过对信道进行静态划分的介质访问控制方式,从而避免两对结点在通信时造成的通信干扰
信道划分介质访问控制将使用介质的每个设备,与来自同一信道上的其他设备的通信隔离,将时域与频域资源合理分配给各设备
当传输介质的带宽超过传输单个信号所需带宽时,就通过在一条介质上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率,即多路复用,其是实现信道划分介质访问控制的途径
多路复用技术将多个输入终端输入的信号整合在到一条物理链路上进行传输,之后在接收端将接收到的信号分离出来,传送到对应的输出终端
信道划分的实质,就是通过分时、分频、分码等方法,将一条广播信道,在逻辑上分为几条用于两结点间通信的互不干扰的子信道,也就是将广播信道转为点对点信道
【频分多路复用】
频分多路复用(FDM),是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上,再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术
在物理信道的可用带宽超过原始信号的所需带宽的情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同或略宽的子信道,此时每个子信道传输一种信号
FDM 的优点,在于充分利用了传输介质的带宽,系统效率较高,实现较为容易,技术目前较为成熟
【时分多路复用】
时分多路复用(TDM),是将一条物理信道按时间分成若干时间片,轮流分配给多个信号使用,每一时间片由复用的一个信号占用
这样利用每个信号在时间上的交叉,就可在一条物理信道上传输多个信号
就某一时刻来看,时分多路复用信道上传送的仅是某一对设备间的信号;就某一时间段来看,时分多路复用信道上传送的是按时间分割的多路复用信号
但由于计算机数据的突发性,TDM 的子信道利用率一般不高,为此在 TDM 上进行了改进,即统计时分多路复用(STDM),其采用 STDM 帧,不再是固定分配时隙,而是按需动态分配时隙,当终端有数据要传送时才会分配时间片,由此提高线路的利用率
【波分多路复用】
波分多路复用(WDM),就是光的频分多路复用复用,在一根光纤中传输多种互不干扰的不同波长的光信号
在发送端,会将不同波长的信号用复用器整合成一个信号,之后在接收端利用分用器再将各路波长分解出来
【码分多路复用】
码分多路复用(CDM),是依靠不同编码来区分各路原始信号的一种复用方式,常与多址技术结合使用,其既共享信道的频率,又共享时间,具有抗干扰能力强、保密性强、运行成本低等优点,常用于无线通信系统中
最常见的 CDM 技术是码分多址(CDMA),其将每个比特时间分成 $m$ 个时间片,每个时间片被称为码片
对于每个站来说,其会被指定一个唯一的 $m$ 比特的码片序列,并规定:若要发送 $1$,则实际发送被指定的 $m$ 比特的码片序列,若要发送 $0$,则发送被指定的 $m$ 比特的码片序列的反码
举例来说,假设 $S$ 站的码片序列为 0001 1011
,那么在 $S$ 站要发送 $1$ 时,就发送 0001 1011
,要发送 $0$ 时,就发送 1110 0100
通常来说,会将码片中的 $0$ 写作 $-1$,将 $1$ 写作 $+1$,当两个或多个站点同时发送时,各路数据在信道中被线性相加,为从信道中分离出各路信号,常规定各站点的码片序列相互正交
假设向量 $\vec{S}$ 为 $A$ 站的码片序列,$\vec{T}$ 为 $B$ 站的码片序列,两个不同站的码片序列正交,就是两向量的规格化内积为零,即:
任何一个一个码片序列与其自身的规格化内积为 $1$,即:
任何一个码片序列与其反码的规格化内积值为 $-1$,即:
举例来说, $A$ 站的码片序列为 0001 1011
,$B$ 站的码片序列为 0010 1110
当 $A$ 站向 $C$ 站发送 $1$ 时,发送向量 $\vec{A}=(-1,-1,-1,+1,+1,-1,+1,+1)$,当 $B$ 站向 $C$ 站发送 $0$ 时,发送向量 $\vec{B}=(+1,+1,-1,+1,-1,-1,-1,+1)$
此时,两个向量到达公共信道上,就进行叠加,有:
到达 $C$ 站后,会进行数据分离,如果要得到来自 $A$ 站的数据,就让 $\vec{A}$ 与 $\vec{A}+\vec{B}$ 进行规格化内积,可得:
因此,$A$ 站发出的数据是 $1$
同理,若想得到来自 $B$ 站的数据,就让 $\vec{B}$ 与 $\vec{A}+\vec{B}$ 进行规格化内积,可得:
因此,$A$ 站发出的数据是 $0$