《计算机网络》第二章 物理层笔记(下)
时间:2023-04-09 00:37:00
文章目录
- 2.4 信道复用技术
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- 2.4.1 频分复用、时间复用和统计时间复用
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- 1. 频分复用
- 2. 时分复用
- 3. 统计时间重用
- 2.4.2 波分复用
- 2.4.3 码分复用
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- 1. 码分序列
- 2. 实现了码片序列扩频
- 3. CDMA的重要特点
- 4. 码片序列的正交关系
- 5. CDMA工作原理
- 6. 例题
- 2.5 数字传输系统
- 2.6 宽带接入技术
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- 2.6.1 ADSL 技术
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- 1. ADSL 的传输距离
- 2. ADSL的特点
- 3. DMT技术
- 4. ADSL 的数据率
- 5. ADSL 的组成
- 6. 第二代ADSL
- 7. DSL的几种类型
- 2.6.2 光纤同轴混合网(HFC网)
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- 1. HFC 光纤网的主干线采用光纤
- 2. 用户接口盒
- 3. 电缆调制解调器
- 2.6.3 FTTx 技术
2.4 信道复用技术
复用: 信道共享,降低成本,提高利用率。
2.4.1 频分复用、时间复用和统计时间复用
1. 频分复用
- 所有用户同时占用不同的带宽资源,(请注意,这里的带宽是频率带宽,而不是数据的发送速率)
- 将整个带宽分成多个部分,用户自始至终在通信过程中占用该频带。
(把一个房间分成多个房间,但是房间越小,人越多,房间越小)
2. 时分复用
- 时间复用是将时间分为一段等长时分复用帧(TDM 帧)。每时每刻重用用户 TDM 帧中占用固定序号的间隙。
- 每个用户占用的间隙是周期性出现(周期是 TDM 帧长)。
- TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。
- 所有时间复用的用户都是在不同的时间占用频带宽度相同。
时间复用可能会浪费线路资源 ,当用户间歇发送数据时,已分配给用户的单词信道是免费的,但其他用户不能使用临时免费的线路资源。
(大教室一个星期排表,轮着用)
3. 统计时间重用
统计时间重用STDM是一种改进的时分复用,它能明显地提高信道利用率。
STDM 帧不是固定分配间隙,而是固定分配间隙时间间隙按需动态分配。因此,统计时间复用可以提高线路的利用率。
2.4.2 波分复用
波分复用就是光的频分复用。同时使用光纤传输多个光载波信号。
2.4.3 码分复用
- 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
- 各用户使用不同码型的特殊选择,因此彼此不会造成干扰。
- 该系统发送的信号包抗干扰能力强,它的频谱类似于白噪音,敌人很难找到。
不同的用户,相同的时间,不同的代码
(比如同时说的语言有很多种,但是你只会说中文,所以你会过滤掉其他语言,只识别中文)
1. 码分序列
2. 实现了码片序列扩频
3. CDMA的重要特点
4. 码片序列的正交关系
5. CDMA工作原理
6. 例题
2.5 数字传输系统
数字传输系统中最初使用的传输标准是脉冲编码调制PCM,有两个主要缺点速率标准不统一,不是同步传输,目前,高速数字传输系统采用同步光纤网络SONET(美国标准)或同步数字系列SDH(国际标准)。
2.6 宽带接入技术
要连接到互联网,用户必须 ISP(互联网接入服务业务)在互联网发展初期,用户使用电话用户线通过调制解调器连接 ISP 电话用户线接入互联网的最高速度只能达到 56 kbit/s。联邦通信委员会 FCC 只要双向速率之和超过 200 kbit/s 就是宽带。
从宽带接入媒体的角度来看,可分为两类:
- 接入有线宽带
- 接入无线宽带
2.6.1 ADSL 技术
非对称数字用户线 ADSL技术是利用数字技术改造现有的模拟电话用户线,将未使用的高端频谱留给用户上网,使其能够承载宽带业务。
1. ADSL 的传输距离
- ADSL 数据率和 用户线的线径(用户线越细,信号传输时衰减越大)。
- ADSL 最高数据传输速率和实际用户在线信噪比密切相关。
2. ADSL的特点
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上下带宽 不对称的。适用于居民用户(从用户到用户) ISP,而下行指从 ISP 到用户。)
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ADSL 在用户线(铜线)的两端安装一个 ADSL 调制解调器
3. DMT术
我国目前采用ADSL的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。
- DMT 调制技术采用频分复用的方法,把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道,其中 25 个子信道用于上行信道,而 249 个子信道用于下行信道。
- 每个子信道占据 4 kHz 带宽(严格讲是 4.3125 kHz),并使用不同的载波(即不同的音调)进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。
4. ADSL 的数据率
- 由于用户线的具体条件往往相差很大(距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同),因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。
- 当 ADSL 启动时,用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况,以及在每一个频率上测试信号的传输质量。
- ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。
- 通常下行数据率在 32 kbit/s 到 6.4 Mbit/s 之间,而上行数据率在 32 kbit/s 到 640 kbit/s 之间。
5. ADSL 的组成
6. 第二代ADSL
- 包括 ADSL2(G.992.3 和 G.992.4)和 ADSL2+(G.992.5)
- 通过提高调制效率得到了更高的数据率。
- ADSL2 要求至少应支持下行 8 Mbit/s、上行 800 kbit/s的速率。
- ADSL2+ 则将频谱范围从 1.1 MHz 扩展至 2.2 MHz,下行速率可达 16 Mbit/s(最大传输速率可达 25 Mbit/s),而上行速率可达 800 kbit/s。
- 采用了无缝速率自适应技术 SRA(Seamless Rate Adaptation),可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下,自适应地调整数据率。
- 改善了线路质量评测和故障定位功能,这对提高网络的运行维护水平具有非常重要的意义。
7. DSL的几种类型
2.6.2 光纤同轴混合网(HFC网)
- HFC (Hybrid Fiber Coax) 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。
- HFC 网除可传送 CATV 外,还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。
- 现有的 CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆网络,它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。
- **HFC 网是对 CATV 网进行了改造。 **
1. HFC 网的主干线路采用光纤
HFC 网具有双向传输功能,扩展了传输频带
2. 用户接口盒
每个家庭要安装一个用户接口盒 ,用户接口盒 UIB (User Interface Box) 要提供三种连接,即:
- 使用同轴电缆连接到机顶盒 (set-top box),然后再连接到用户的电视机。
- 使用双绞线连接到用户的电话机。
- 使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。
3. 电缆调制解调器
- 电缆调制解调器是为 HFC 网而使用的调制解调器。
- 电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。
+下行速率一般在 3 ~10 Mbit/s之间,最高可达 30 Mbit/s。- 上行速率一般为 0.2~ 2 Mbit/s,最高可达 10 Mbit/s。
- 电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多,并且不是成对使用,而是只安装在用户端。
- 电缆调制解调器需要解决共享信道中可能出现的冲突问题
- 最高数据率不确定,用户所能享用的数据率大小取决于这段电缆上现在又多少五个用户正在传送数据
2.6.3 FTTx 技术
FTTx 是一种实现宽带居民接入网的方案,代表多种宽带光纤接入方式。
FTTx 表示 Fiber To The…(光纤到…),例如:
- 光纤到户 FTTH (Fiber To The Home):光纤一直铺设到用户家庭,可能是居民接入网最后的解决方法。
- 光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building):光纤进入大楼后就转换为电信号,然后用电缆或双绞线分配–到各用户。
- 光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb):光纤铺到路边,从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。
为了有效地利用光纤资源,在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无须配备电源,成本低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON。