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光缆信号多工复用技术与发展（张天民）
【摘要】介绍光纤传输信号的复用方式、技术特点，以及采用不同复用方式对系统
性能和造价的影响，并分析了信号多工复用技术的发展方向。
【关键词］多工复用；空间复用；波分复用；频分复用；时分复用
1信号多工复用技术
光缆信号多工复用技术系指利用光纤宽频带、大容量、低损耗的特点，用一根光纤
或光缆同时传输多路信号。在多路信号传输系统中，信号的复用方式对系统的性能和造
价起着重要作用。信号的多工复用主要有空间复用方式（SDM）、波分复用方式（WDM）、
频分复用方式（FDM）和时分复用方式（TDM）等几种。
1.1SDM
SDM是利用光缆中不同的纤芯同时传输多个频道信号的一种方式。由于光纤很细，即
使把许多根光纤组合在一起，其外径也不会很粗，所以，光缆一般都是多芯的。目前，
日本等先进工业国家已经把1000多芯的光缆应用于工程之中。改革开放以来，中国新建
了一批中外合资的大型光缆生产厂家，产品质量已达国际先进水平，并生产出多达960
芯的带状光缆，为SDM的利用提供了条件。
SDM是一种最简单的多工复用方式。它是用各路基带信号分别进行光强度调制后，把
每路信号各用一根光纤传输。这种方式虽然简单、实用，但必须按信号多工复用的路数
配置所需要的光纤芯数。光纤的利用率不高，投资效益较差。SDM虽然是一种简单的多工
复用方式，然而，随着信息产业的兴起，高速信息网络的建立，SDM已不是原来简单的基
带信号的调制，而光波分、频分、时分多工下的宽带综合信息的调制与传输。不再是单
向而成为双向互联互通的网络。随着信息产业的发展，SDM在将来的信息网络的建设中将
会发挥更大的作用。
1.2WDM
WDM是利用光辐射的高频特性及光纤宽频带、低损耗的特点，用一根光纤同时传输几
个不同波长的光，每个波长的光载有不同的电信号。在前端（发送端），每个频道的电
信号对相应的光发射机进行光强度调制（E／O），形成不同波长的光载波信号。光合波
器将这些信号合成一路输出，由光缆传输到终端用户。在终端，用光分波器把输入的多
路光载波信号分成单～波长的光载波信号，馈送给相应波长的光接收机。经光接收机解
调（O／E）后，输出相应频道的电信号。
这种多工复用技术，不但使用了光合波器、光分波器，而且，每个频道都需要一部
光发射机和光接收机，设备投入资金量大，效益较差。但随着宽带IP网技术的发展，用
基于IP协议的分组交换技术代替传统的电路交换技术后，WDM还是一种很有发展前景的
多工复用技术。
1.3FDM
FDM是将要传输的多个频道的电视信号（例如DS-1,DS－2，…，DS－n）由多路混合
器合成一路后，去调制光发射机。调制后的光波，由光纤传输到终端。在终端，光接收
机对信号解调后，由频道分离器输出各相应频道的电视信号。
FDM系统只用了一部光发射机、光接收机和一根光纤，投资省，效益高，这种多工
传输方式普遍应用于CATV系统的模拟信号AM－VSB和FM－VSB传输系统。同时，也应用于
数字信号传输系统，如四相相移键控（QPSK）和正交调幅（QAM）系统。
1.4 TDM
TDM是指各路信号在同一根光纤上利用不同的时间间隔进行传输的方式。TDM应用于
数字信号传输系统。在数字信号传输系统中，首先将信号取样量化、编码（有的还进行
压缩、调制），然后送人光纤。取样就是将在时间上连续的信号变成时间上不连续的离
散信号，这些信号在光纤上占用时间的有限性，为多路信号沿同一根光纤传输提供了条
件。也就是说，把时间分成一些均匀的时间间隔，在不同的时间间隔内传输不同的信号，
以实现信号的互相分离和互不干扰的目的。
各路信号经低通滤波器将信号限制在3400HZ以内，然后加到快速旋转的电子开关
（又称分配器）K1上。开关K1不断重复地作匀速旋转，每转一周时间为一个抽样周期T，
对每一路信号每隔周期T抽样一次。由此可见，发送端的分配器不但起到抽样作用，而
且，还起到了信号的复用合路作用。合路后的抽样信号送到PCM编码器进行量化和编码，
然后将信码经光纤传输到接收端。在接收端，将从发送端传输来的各路信码依次解码，
还原后的信号由接收端分配器（旋转开关K2）依次接通每一路信号，再经各路低通滤波
器还原成话音信号。接收端分配器的作用是进行时分复用，所以，把它又称之为分路门。
这种时分复用传输方式为基带信号传输方式，也可将基带信号在发送端压缩调制后送入
光纤，在接收端经解调解压复原基带信号，基带信号解码后使信号复原。
无论是基带信号传输，还是将信号压缩调制后传输，为了保证信号的正常传输，收
发两端的旋转开关K1和K2都必须严格地保持同频同相。所谓同频是指K1和K2的旋转速度
必须相同；所谓同相，是指发送端的旋转开关K1与第一路信号接通时，接收端的K2也必
须和第一路信号相接，否则，接收端将接收不到该路信号。因此，保证收发两端严格地
同步是至关重要的。
2信号多工复用技术的发展方向
信号多工复用技术的发展和信号本身的发展相适应。信号的发展方向是从模拟向数
字，而信号的多工复用方式则是从频分到时分。
信号的复用方式和信号本身的性质相关。在模拟信号时代，常用FDM，无论是通信
还是广播都是如此。频分是把频率从低向高分成几个频段和许多个频道，然后分配给不
同的业务范围使用，如通信、导航、广播等。时至今日，对模拟电视信号仍按频道划分
进行传输。
数字时代已经来临，数字信号将逐步取代模拟信号，这是不可抗拒的潮流。数字技
术已广泛应用于通信和信号处理领域，中国的高清晰度电视（HDTV）已经试播，一个全
数字化的时代不久将会到来。对于数字信号，主要采用TDM传输。全数字TDM可以提供复
杂而灵活的功能，使本来很复杂的业务量的集中与疏导、存储与交换，以及信号的混合
与分插等变得十分便捷。
对于编码和压缩处理后的图像信号的传输，目前可采用两种方式。一种是在频道划
分的基础上，对数字信号进行载波调制，然后以无线或有线为媒体进行传输。调制时常
采用正交调幅（QAM）方式，如数字微波和数字卫星传输系统。数字信号的载波调制实
际上是TDM和FDM的结合，是一种不完全的TDM。另～种是将数字基带信号直接进行传输。
它们的区别在于前者先将各路信号分别抽样、量化、编码，再经时分复用分配器合路后
送入光纤。在接收端，先分路，然后将各路信号分别进行解码，使信号复原。这种方式
非常适用于双向交互式业务，同样也适用于单向广播式业务。
数字技术、计算机技术的迅猛发展，使信息的交互传输变得十分便携，成为CATV宽
带综合业务发展的基础。无论是哪一种多工复用技术的单独使用，都不能适应CATV宽带
综合业务发展的需要，只有合理配置才能取得良好的社会和经济效益。
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