[经济学]第二章数据通信基础.ppt

2.5 信道复用技术,在单一物理通信线路（共用信道）上，传输若干个独立的信号 多路复用的类型,2.5.1 频分多路复用FDM,频谱被分成频段，每个用户可以单独拥有某个频段 通信线路的带宽单路信号带宽，各路信号使用互不重叠的频率范围 适合于模拟信号传输 例：三级语音级的电话信道，每条语音级信道的有用带宽限制在3100HZ左右，复用时，为每条信道分配4000HZ，相互之间隔离（隔离带900HZ) FDM举例 1、AM或FM广播。AM无线电广播的波段是5301700kHZ,每个AM电台有10khz带宽 2、FM的波段为88108MHZ,每个FM电台有200KHZ带宽 3、电视广播每个频道的带宽是8MHZ,2.5.2 波分多路复用（WDM）,在光纤信道中的各路信号使用互不重叠的波谱范围 其实也是一种频分复用，最大优点是信道复用率高，容许复用的路数多，分路也很方便 一根光纤的带宽是25000GHZ,2.5.3 时分多路复用（TDM）,TDM由数字电路来处理，一般用于数字信号 各路信号使用不同的时间片，在时间上不重叠，各路报文按字符划块，按帧循环传送。 一帧帧起始符信道1字符信道2字符信道n字符 各路信号在微观上（字符级）是串行的，宏观上（报文级）是并行的，适合数字数据信号传输,分类：同步时分多路复用STDM,方法：复用器为每路分配固定的时间片，时间片组成帧（一个完整循环）,缺点：如果某个信道无数据，将造成信道资源的浪费,异步时分多路复用ATDM,目的：提高信道的利用率 方法：复用器动态为每路分配时间 每个周期将时间片依次分配给有信息的信道,异步时分多路复用示例,每个时间片都携带信道号，增加了额外开销（假设每帧3个时间片）,2.5.4 复用技术的应用电话系统,本地回路（双绞线，模拟信号传输）1km-10km 干线（光纤或微波，数字信号传输）:交换局间的光缆数字传输 交换局（端局，汇集局 ，中心局的层次）：交换设备，交换技术 传统电话系统，所有传输的信号都是模拟的，现在所有干线和交换设备都是数字的，只有本地回路仍然是模拟的。电话业务模拟业务和数字业务,电话系统模拟业务多个话路的频分复用,采用FDM复用技术和分级结构 世界上FDM方案某种程度上已被标准化，广泛使用的是12个4000HZ语音信道复用到60108KHZ频段中，这个单位称为一个群（group),5个群复用形成超群（supergroup),5个超群或10个超群构成是主群（mastergroup）,电话系统的数字传输,时间连续的模拟信号可以用时间上离散的抽样脉冲值代替,PAM-脉冲振幅调制,语音4KHZ，根据Nyquist定理，采样频率8000次/秒足以捕获所有的信息 即每次采样125us,电话系统采用的编码方式-脉冲编码调制方法（PCM),PCM和PAM的区别在于PCM要在PAM的基础上再进行量化和编码 过程 1、对模拟信号进行脉冲振幅调制，取得脉冲振幅调制信号（采样） 2、对PAM信号进行量化，按“四舍五入”的方法取整 3、对取整后的PAM信号进行8位（7位）二进制编码，从而取得数字化了的PCM信号 缺点：编码较长，信息传送效率较低,从模拟信号到PCM数字编码,多个话路的PCM数字信号的时分复用,各路信号首先通过相应的低通滤波器变为频带受限的低通型信号。然后再送至抽样开关，每秒将各路信号依次抽样一次，在信道中传输的合成信号就是3路在时间域上周期地互相错开的PAM信号 3路PAM信号一起进行量化，编码,多个话路的PCM数字信号的时分复用,例：北美的T1系统，也就是PCM 24路制式（T体系） 1）采样频率8000HZ（采样周期为125us) 2）每个脉冲采用8位二进制码元（7位语音编码1位同步码） 3）则一个话路的PCM信号速率为8000HZ864kb/s 4) 24个话路，在125us的周期里组成一帧： 248bit+1bit帧同步码193bit,北美的T1系统时分复用,举例,T1=8000frames/s=8000*193bps=1.544Mbps T1载波的开销25/193约为13%,数字业务多级时分复用,欧洲(中国）的E1系统时分复用,PCM 30/32路制式（E体系），一帧共有32个时隙，可以传送30路电话，即复用的路数n=32路，其中话路数为30 编码器每秒取样8000次，一次采样125us 32路PCM信号的每一路轮流将一个字节插入到帧中； 每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制； 每帧由328=256位组成 E1载波的数据传输速率为256bit8000次/秒=2.048Mb/s E1载波的开销2/32约为6.25%,PCM高次群系统,PCM 30/32路和PCM 24路时分多路系统，称为数字基群（即一次群）。 为了能使宽带信号（如电视信号）通过PCM系统传输，就要求有较高的传码率。可以采用数字复接技术把较低群次的数字流汇合成更高速率的数字流，以形成PCM高次群系统。CCITT推荐了两种一次、二次、三次和四次群的数字等级系列,移动通信中的多址技术（补充）,移动通信系统中的多址技术是多个移动用户通过共同的基站同时建立各自的信道，从而实现各用户之间的相互通信 CDM 码分复用 靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。在多址蜂窝系统是以信道来区分通信对象的。一个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。 第三代移动通信系统中的主流技术 为CDMA技术就是采用了码分多址的复用方式。,3G技术标准,1G ： 模拟手机 2G ：数字手机（全球移动通讯系统 GSM） 2.5G ：GPRS（通用分组无线业务 ） 3G ：无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。 国际电信联盟ITU发布3G技术指导性文件2000年国际移动通讯计划，确定WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准 1)WCDMA ： WidebandCDMA，支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商（新联通） 2)CDMA2000 ：美国高通北美公司为主导提出（中国电信） 3)TD-SCDMA ：时分同步码分多址，中国内地独自制定的 3G标准,由大唐电信向ITU提出（中国移动） 3.5G ： TD-HSDPA,2.6 交换局之交换技术,电话交换技术处于迅速的变革和发展之中。其历程可分为三个阶段：人工交换（1878年 ）、机电交换（1893年）和电子交换（1965年 ）（维基百科-电信交换） 基本的交换技术有两类：电路交换与存储转发 存储转发又可以分为报文交换和分组交换。 目前，最具有发展前景的是高速分组交换技术。,2.6.1 电路交换,计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路，当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。 电路交换的实质是在交换设备内部，由硬件开关接通输入线与输出线。,用户到交换机之间的叫用户线，归电话用户专用。交换机之间、许多用户共享的叫中继线，拥有大量的话路，正在通话的用户只占用其中的一个话路，在通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽 缺点：1）用于建立连接的呼叫时间大大长于数据传送时间 2）通信带宽不能充分利用，效率低 优点：实时性好，比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。,2.6.2 报文交换(message switching),将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储转发”方式在网内传输数据。 缺点：以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。 适用范围：报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网 目前报文交换已不再使用。,2.6.3分组交换(packet switching),它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据分组。 每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。 到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。 分组交换特点：分组交换比电路交换的