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时分多路复用（Time Division Multiplexing, TDM）是以信道传输时间为分割对象，通过为多个信道分配互相不重叠的时间片的方法来实现多路复用。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片，如下图所示。时分多路复用又分为同步时分复用（STDM）和异步时分复用（ATDM）。
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同步时分复用（STDM）是固定分配信道，在通信信道上形成一种时间上的逻辑子信道的通信媒体共享方式。同步时分复用的特点是：对信道进行固定的时隙分配，也就是将一帧中的各时隙以固定的方式分配给各路数字信号。在同步时分复用方式中，时隙是预先分配给各终端的，而且是固定不变的。不论终端是否有数据要发送，都要占用一个时隙，而实际上不是所有终端在每个时隙都有数据输出，所以，同步时分复用的时隙利用率较低。
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异步时分复用（ATDM）是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用户暂时停止发送数据时，不给它分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用户传输更多的数据。这种根据用户实际需要分配线路资源的方法也称为统计时分复用或智能时分复用。异步时分复用的每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可达到线路总的传输能力。在异步时分复用中，由于数据不是以固定顺序出现，所以接收端不知道应该将哪一个时隙内的数据送到哪一个用户。为了解决这个问题，异步时分复用在发送数据中加入了用户识别标记，以便使接收端的多路复用器按标记发送数据。
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异步时分复用克服了同步时分复用浪费时隙的缺点，能动态地按需分配时隙，避免出现空闲时隙。
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