数据与计算机通信08 复用

分类:Data Communication, 发布于:2019-05-15 17:46:00, 更新于:2019-05-15 20:01:55。 评论

为了提高效率,数据链路的容量应当可以被共享。这种共享统称为复用(multiplexing)。

8.1 频分复用 FDM

8.1.1 特点

当传输媒体的有效带宽超出了被传输的信号所要求的带宽时,就可以使用FDM。每个被调制的信号都需要具有以各自载波频率为中心的一定的带宽,称为信道(channel)。为了防止相互间的干扰,这些信道被防护频带隔开,防护频带是频谱中未被使用的部分。

各路信号$m_i(t)$首先被调制到载波$f_i$上,每一路载波称为一个副载波(subcarrier),可以使用任意类型的调制手段。接着,经过调制的模拟信号叠加起来,产生复合基带(baseband)信号$m_b(t)$

在接收端,FDM信号通过解调得到$m_b(t)$,将其通过$n$个带通滤波器,每个滤波器都以$f_i$为中心,且具有$B_i$的带宽,就可以将信号分割为多个成员部分,各部分经过解调后恢复为原始信号。

8.1.2 模拟载波系统

AT&T的分级FDM机制:

8.1.3 波分复用 WDM

波分复用是光纤通信中使用的一种复用方式。使用WDM时,由多种颜色或波长组成的光穿过光纤,每一种波长都携带一个独立的数据信道。

8.2 同步时分复用 STDM

同步时分复用在不同的时间内交错地传输每个信号中的一部分,使得多路数字信号可以用一条传输通路运载。

所有的数据被组织成“帧”,每帧包含一组循环使用的时隙;每个数据源可以被分配一个或多个时隙。间隔可以是比特级,也可以是字符级或者更大地粒度。

同步TDM的时隙预先分配给数据源,并且是固定的。无论数据源有没有数据需要发送,所有数据源的时隙都会被传输。

可以替代同步TDM的是统计TDM,统计复用器按需动态分配时隙。

8.2.2 TDM链路控制

组帧

没有必要使用链路控制协议来管理TDM链路。但需要使用一些手段来保证帧的同步。

最常用的组帧机制是称为增加数字组帧的技术,通常每个TDM帧附加一个控制比特,典型的比特为101010……为了保持同步,接收器将接收到的帧中的比特与预期的模式相比较,如果模式不匹配,则接着搜索下一个比特,直到这个模式在多个帧里稳定传输。如果模式中断,接收器必须再次进入帧同步搜索模式。

脉冲填充

使用脉冲填充时,复用器输出的数据率(不包括帧定位比特)比此时进入的数据率之和还要高。额外的容量被向个输入信号中填充的附加比特或脉冲所消耗,直至其速率被提高到本地生成的时钟信号速率为止。填充脉冲被插入到复用器帧格式的固定位置上,以便复用器能够识别并删除它们。

8.2.3 数字载波系统

  • AT&T分级TDM结构;
  • TDM多路电话通信系统
    • E体系:2.048Mbps,欧洲、中国、国际传输
    • T体系:1.544Mbps,北美、日本

8.2.4 SONET/SDH

同步光纤网络(SONET)是一种光纤传输接口,另一种可兼容的版本称为同步数字体系(SDH)。SONET的目标是为了提供一种能够充分利用光纤的高速数字传输容量的规约。

8.3 电缆调制解调器

电缆调制解调器(cable modem)是让用户能够通过有线电视网访问因特网和其他在线服务的设备。通常使用的是统计时分复用方式。

  • 让用户通过有线电视网访问Internet
  • 两条专用信道,每个信道被多个用户共享
  • 为了支持有线电视节目和数据信道,电缆频谱分为3段:
    • 用户到网络的数据(上行):5-40MHz
    • 电视节目传播(下行):50-550MHz
    • 网络到用户的数据(下行):550-750MHz

8.4 非对称用户线路 ADSL

8.4.1 ADSL设计

  • 最低的25kHz是为话音保留的,称为POTS(传统电话业务),话音只在0-4kHz中承载,另外的带宽用于防止话音和数据信道间的串扰。
  • 在分配较小的上行流频带和较大的下行流频带时,或者使用回声抵消,或者使用FDM。
  • 上行流和下行流频带内部使用FDM。单个比特流被分解成多个并行的比特流,并且每个比特流以一个独立的频带承载。

8.4.2 离散多音调 DMT

离散多音调(Discrete Multitone)在不同频率使用多个载波信号,有效频带被划分为4kHz子信道。

DMT调制解调器在每路信道上发送测试信号,判断SNR,根据SNR分配比特。

8.4.3 宽带接入配置

在客户端,通过一个分离器可以同时提供电话和数据服务。数据服务使用DSL调制解调器。

在提供者端也需要分离器,将电话服务与因特网服务分隔开。话音通信量被连接到公共交换电话网;数据通信量连接到DSL接入复用器(DSLAM)上,将多个客户的DSL连接复用到一个高速异步传递方式(ATM)线路上,再连接到一个提供了因特网入口点的路由器。

8.5 xDSL

  • 高速率数字用户线路 HDSL
  • 单线数字用户线路 SDSL
  • 甚高数据率数字用户线 VDSL

8.6 多信道接入

  • 频分双工 FDD
  • 时分双工 TDD
  • 频分多址 FDMA
  • 时分多址 TDMA

评论