通信原理-复用

在计算机网络通信中，复用是指在有限的通信资源中，将多个用户的分布式数据流合并成一个传输流的过程。复用技术是网络通信技术中非常重要的技术之一。

复用的基本概念

传输信道

传输信道是用于传送数据流的信道，可以是网络的物理链路，也可以是逻辑链路。

频带、带宽

频带就是信号占用的频率范围，带宽指这一范围内所能传输的最高频率。

时隙、帧

时隙是一个时间段，用于传输一个用户的数据，由多个时隙组成的时间段为帧。

多路复用技术

多路复用技术是一种将多个数据流混合传输的方法。多路复用技术可以区分两种类型：频分复用和时分复用。

频分复用

频分复用（FDM）是指将不同的信号通过对它们进行频带分割，经过调制成为不同中心频率的信号，然后再利用一个信道将多路信号传输到接收端，接收端再将这些信号解调。

例如，电话公司采用的就是FDM，它将多个电话信号合并到一个信道中传输。

以下是利用Python实现的FDM代码片段：

# 频分复用（FDM）示例代码
import math

# 生成数字信号
def gen_signal(freq):
    signal = []
    for i in range(0, 100):
        t = float(i) / 100
        s = math.sin(2 * math.pi * freq * t)
        signal.append(s)
    return signal

# 将多个信号进行频分复用
def fdm(signals):
    fdm_signal = []
    for i in range(len(signals[0])):
        s = 0
        for j in range(len(signals)):
            s += signals[j][i]
        fdm_signal.append(s)
    return fdm_signal

# 生成三个不同频率的信号并进行频分复用
s1 = gen_signal(2)
s2 = gen_signal(4)
s3 = gen_signal(6)
fdm_signal = fdm([s1, s2, s3])

# 输出结果
print(fdm_signal)

时分复用

时分复用（TDM）是将多个信号按照时间片的方式传输到接收端，接收端在对信号进行解调。

例如，数字电视采用的就是TDM，它将多路视频信号按照时间片轮流传输到接收端。

以下是利用Python实现的TDM代码片段：

# 时分复用（TDM）示例代码
import math

# 生成数字信号
def gen_signal(freq):
    signal = []
    for i in range(0, 100):
        t = float(i) / 100
        s = math.sin(2 * math.pi * freq * t)
        signal.append(s)
    return signal

# 将多个信号进行时分复用
def tdm(signals):
    tdm_signal = []
    for i in range(len(signals[0])):
        for j in range(len(signals)):
            tdm_signal.append(signals[j][i])
    return tdm_signal

# 生成三个不同频率的信号并进行时分复用
s1 = gen_signal(2)
s2 = gen_signal(4)
s3 = gen_signal(6)
tdm_signal = tdm([s1, s2, s3])

# 输出结果
print(tdm_signal)

分组交换技术

分组交换技术是一种将数据打包成数据包在网络中进行传输的技术。在分组交换技术中，数据包从源端向目的端沿着网络路径传输，每个数据包包含源和目的地址以及传输数据。

技术特点

• 分组交换技术采用存储-转发方式，即每个中继点都将整个分组接收、存储后再转发。
• 分组交换技术具有连通性好、传送数据速度快等特点。
• 分组交换技术还能够提高网络的利用率，避免了电路交换技术中预留电路占用带宽的问题。

以下是利用Python实现的分组交换技术代码片段：

# 分组交换技术示例代码
class Packet:
    def __init__(self, source, destination, data):
        self.source = source
        self.destination = destination
        self.data = data

class Network:
    def __init__(self):
        self.routing_table = {}

    def add_routing(self, destination, next_hop):
        self.routing_table[destination] = next_hop

    def send(self, packet):
        next_hop = self.routing_table[packet.destination]
        next_hop.receive(packet)

class Node:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def receive(self, packet):
        print('Node ' + self.name + ' received packet from ' + packet.source + ' to ' + packet.destination + ': ' + packet.data)

# 创建节点
nodeA = Node('A')
nodeB = Node('B')
nodeC = Node('C')

# 添加路由表
network = Network()
network.add_routing('B', nodeB)
network.add_routing('C', nodeC)

# 发送分组
packet = Packet('A', 'B', 'Hello')
network.send(packet)

总结

本篇文章介绍了通信原理中的复用技术。复用技术是网络通信技术中非常重要的技术之一，主要分为频分复用和时分复用两种类型。此外，文章还介绍了分组交换技术，分组交换技术能够提高网络的利用率，避免了电路交换技术中预留电路占用带宽的问题。