【计算机网络】第 9 问：四种信道划分介质访问控制？

正文

什么是信道划分介质访问控制？

信道划分介质访问控制（Channel Division Medium Access Control, MAC）是一种网络协议中用来管理多个网络设备共享同一通信介质（例如，电缆或无线电波）的方法。在多个设备需要通过同一信道传输信息时，为了避免冲突和保证有效通信，需要有一种机制来控制谁可以在什么时候使用该信道。信道划分介质访问控制的基本思想是将信道分割成多个子信道，或者分配特定的信道访问权给网络中的设备。

什么是多路复用技术？

• 当传输介质的带宽超过传输单个信号所需的带宽时，人们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，这就是所谓的多路复用。
• 多路复用也是实现信道划分介质访问控制的途径。
• 多路复用技术把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高了信道的利用率。
• 采用多路复用技术可把多个输入通道的信息整合到一个复用通道中，在接收端把收到的信息分离出来并传送到对应的输出通道。如图：
  

四种信道划分介质访问控制

信道划分的实质就是通过分时、分频、分码等方法把原来的一条广播信道，逻辑上分为几条用于两个结点之间通信的互不干扰的子信道，实际上就是把广播信道转变为点对点信道。

1. 频分多路复用 FDM

频分多路复用是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上，再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单个原始信号所需带宽的情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道传输一种信号，这就是频分多路复用。
• 自始至终都占用同一个频带，所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
  

2. 时分多路复用 TDM

时分多路复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片，轮流地分配给多个信号使用。

• 每个时间片由复用的一个信号占用，而不像 FDM 那样，同一时间同时发送多路信号。这样，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多个信号。

• 所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
  

• 统计时分多路复用 STDM，又称异步时分多路复用

  • 是 TDM 的一种改进，它采用 STDM 帧，STDM 帧并不固定分配时隙，而按需动态地分配时隙，当终端有数据要传送时，才会分配到时间片，因此可以提高线路的利用率。
  • 例如，线路传输速率为8000b/s，4个用户的平均速率都为2000b/s，当采用TDM方式时，每个用户的最高速率为2000b/s，而在STDM方式下，每个用户的最高速率可达8000b/s。
  • （解释一下：假设采用TDM且时间片为0.25秒，那么每个用户只能使用1秒的四分之一，所以是2000b/s；假设采用STDM，时间片按需分配，允许一个用户完整的占用1秒钟，所以是8000b/s）

3. 波分多路复用 WDM

波分多路复用即光的频分多路复用，它在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号。

• 由于波长（频率）不同，各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
• 由于光波处于频谱的高频段，有很高的带宽，因而可以实现多路的波分复用。
• 光信号会衰减，所以要用掺铒光纤放大器放大光信号
  

4. 码分多路复用 CDM

码分多路复用是采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。

• 与 FDM 和 TDM 不同，它既共享信道的频率，又共享时间。
  码分复用是用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。
• 每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
• 由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，各用户之间不会造成干扰，因此这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力。

（这部分难度较大，可先浅尝辄止）