目录
1. CMUX协议简介
2. CMUX技术原理
3. 技术特点
4. 应用场景
5. 发展趋势
1. CMUX协议简介
CMUX（ Connection Multiplexing ），是一种串口多路复用协议，其功能主要在一个真实的物理通道上虚拟多个逻辑通道，每个虚拟通道上的连接和数据通讯可独立进行，如语音、FAX、GPRS、数据等。这使得多个上层应用可以通过同一个物理串口进行数据传输，从而提高了硬件资源的利用率。CMUX协议广泛应用于蜂窝模块串口复用功能（PPP+AT模式），以及通信接口硬件资源受限的设备中。
2. CMUX技术原理
CMUX 协议依赖于DLC（数据链路连接）并在GSM07.10协议框架下工作。CMUX支持基本和高级模式，通过控制帧进行链路管理，并使用UIH/UI/I帧传输数据，用户在使用时无法直接感知该层的存在。数据传输依赖于一个真实串口进行传输，而CMUX层则负责解析数据并将其分发到不同的虚拟串口上。这样，就可以实现一个真实串口虚拟出多个UART的目的。在实际应用中，终端设备（Terminal Equipment, TE）端的MUX会向移动台（Mobile Station, MS）端的MUX发起通道建立请求，并设置通道参数等。MS端的MUX则等待TE端的服务请求，并根据自身能力提供相应服务。
3. 技术特点
- 多串口虚拟： 利用一个底层物理串口，向上层系统提供多个逻辑串口。这些逻辑串口各自对应一个数据链路连接（DLC），允许同时在一条串行接口上存在多个会话，如语音、FAX、数据、SMS、GPRS、USSD等。
- 协议兼容性与灵活性： CMUX协议支持所有基于GSM0707/0710协议的蜂窝模块，如Luat Air720、SIM7600、SIM800C等模块(主要应用在同一串口上实现PPP拨号+AT模式)。这使得CMUX协议在移动通信领域具有广泛的应用前景。
- 资源占用低： CMUX协议只通过一个底层物理通信端口复用，可实现多个会话连接，降低了硬件资源的开销，避免了会话对端口的长期占用。由于解析出的数据挂载在不同虚拟端口的链表上，因此理论上占用RAM的大小只与链表上数据的个数与长度相关，资源占用相对较低。
- 高效的数据传输与解析： CMUX协议通过cmux层负责解析数据，并分发到不同的虚拟端口，实现了数据的高效传输与解析。在数据传输过程中，采用了帧结构进行封装，包括控制帧和信息帧，确保了数据的完整性和可靠性。
4. 应用场景
- 串口复用： 在蜂窝模块的应用中，由于片上外设资源有限，而通信需求多样（如语音通话、短信、数据上网等多种业务），因此需要使用CMUX协议来实现串口复用，在一个物理串口上同时传输多种类型的数据，提高了通信效率和资源利用率。
- 物联网设备通信： 众多物联网设备，如智能家居中的传感器（温度传感器、湿度传感器、门窗传感器等）、智能家电，智能工业中的监测设备（设备运行状态监测传感器、环境监测传感器）等，需要与中央控制单元或云平台进行通信。CMUX 协议能够在有限的通信资源下，实现多个物联网设备的同时连接和数据传输。例如，智能家居系统中的多个传感器可以通过 CMUX 协议将采集到的数据实时传输到智能家居网关，网关再将数据转发到云平台进行分析和处理，实现对家居环境的远程监控和智能控制。
- 工业自动化与控制： 工业自动化系统中往往涉及多种类型的数据，如传感器采集的实时数据、设备控制指令、系统配置信息等。CMUX 协议能够虚拟多个通道会话分别进行运行状态数据（如设备温度、压力、转速、位置等）上传到监控中心、接收控制指令（如设备启动、停止、速度调整、加工参数设置等）调节执行机构、系统参数配置。通过这种方式，操作人员可以实时了解设备的运行情况，及时发现故障并进行远程调整和控制，提高生产效率，减少现场维护人员的工作量，降低生产成本，提升工业自动化水平。
- 微服务架构与多协议支持： 在微服务架构中，每个服务可以有自己的协议，但共享同一端口。CMUX协议（特别是Go语言中的cmux库）允许基于连接的负载来复用连接，使得在同一端口上处理多个协议变得轻而易举。这提高了系统的可扩展性和灵活性。
5. 发展趋势
- 与新兴技术的融合： 5G网络的高速率、低延迟和大容量特性为CMUX协议提供了更广阔的舞台。在高清视频传输、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等应用中，CMUX协议可以更好地适配5G网络的资源分配和服务质量要求，为用户提供更加流畅、逼真的体验。
- 物联网与边缘计算协同： 在物联网领域，边缘计算的兴起为 CMUX 带来了新的发展机遇。CMUX 可以与边缘计算设备紧密合作，在靠近数据源的边缘节点上进行数据处理和决策，减少数据传输到云端的延迟和带宽消耗。例如，在智能工厂中，传感器数据可以通过 CMUX 协议传输到边缘计算网关，网关在本地进行实时数据分析和初步处理，仅将关键数据上传到云端，提高了系统的响应速度和整体性能。未来，CMUX 协议可能会进一步优化与边缘计算架构的集成，提供更高效的数据交互机制和服务接口，以满足物联网应用对实时性、可靠性和低功耗的严格要求。
- 行业标准的完善与统一： 随着 CMUX 技术的应用范围不断扩大，行业内将更加注重其标准化工作。相关标准组织可能会进一步完善 CMUX 协议规范，明确更多细节和扩展功能，以促进不同设备和系统之间的互操作性。统一的标准将有助于降低开发成本，提高产品兼容性，推动 CMUX 技术在更多领域的普及应用。例如，制定统一的参数配置标准、接口规范等，使得不同厂商生产的设备能够更好地协同工作，构建更加稳定、高效的通信网络。
目前，CMUX 已经在移动通信、物联网和工业控制等领域取得了一定的应用成果。未来，随着技术的不断成熟和成本的降低，CMUX 有望在更多领域得到广泛应用。例如，在智能交通系统中，用于车辆与路边设备、车辆与车辆之间的通信；在智能电网中，实现电力设备之间的数据交互和远程控制；在远程医疗领域，支持医疗设备与医院信息系统之间的实时数据传输等。CMUX 的普及应用将推动各行业的数字化转型和智能化发展，创造更多的应用价值和社会效益。
