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計算機網絡學習筆記——實體層(2)

信道複用技術

複用是通信技術中的基本概念,如下圖所示,如果在發送端使用一個複用器,就可以讓大家合起來使用一個共享信道進行通信。在接收端再使用分用器,把合起來傳輸的資訊分别送到相應的終點。

在進行通信時,複用器總是和分用器成對使用的。在複用器和分用器之間是使用者共享的高速信道,分用器的作用和度勇氣相反,它把高速信道傳送過來的資料進行分用,然後交到相應的使用者。

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1、頻分複用FDM(Frenquency Division Multiplexing)

頻分複用的所有使用者在同樣的時間占用不同的帶寬資源(這裡的帶寬是指頻率帶寬而不是資料的發送速率)。

在使用頻分複用時,若每一個使用者占用的帶寬不變,則當複用的使用者增加時,複用後的信道的總帶寬就跟着變寬。

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2、時分複用TDM(Time Division Multiplexing)

時分複用是将時間劃分為一段段等長的時分複用幀(TDM幀),每一個時分複用的使用者在在每一個TDM幀中占用固定序号的時隙。每一個使用者所占用的時隙是周期性地出現(其周期是TDM幀的長度)。時分複用的使用者是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。時分複用更有利于數字信号的傳輸。

當某使用者暫時無資料發送時,在時分複用幀中配置設定給該使用者的時隙隻能處于空閑狀态,其他使用者即使一直有資料要發送,也不能使用這些空閑的時隙。這就導緻複用後的信道使用率不高。

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3、統計時分複用STDM(Statistic TDM)

它是一種改進的時分複用,它能明顯的提高信道的使用率。集中器常使用這種統計時分複用。下圖是統計時分複用的原理圖,一個使用統計時分複用的集中器連接配接4個低速使用者,然後将他們的資料集中起開通過高速線路發送到一個遠地計算機。

各使用者有了資料就随時發往集中器的輸入緩存,然後集中器即按順序依次掃描輸入緩存,把緩存中的輸入資料放入STDM幀中。當一個幀的資料放滿了就發送出去。STDM幀是是按需動态的配置設定間隙。是以統計時分複用又稱為異步時分複用,因為某一使用者所占用的時隙并不是周期性出現的。注意:集中器能夠正常工作的前提是假定各使用者都是間歇地工作。

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時分複用可能會造成線路資源的浪費········

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智能複用器能提供對整個封包的存儲轉發能力,通過排隊方式使各使用者更合理的共享信道。TDM幀和STDM幀都是實體層傳送的比特流中所劃分的幀,這種幀和以後将要讨論的資料鍊路層的”幀“是不一樣的,不可弄混。

3、波分複用WDM(Wavelength Division Multiplexing)

波分複用就是光的頻分複用。由于光載波的頻率很高,是以習慣上用波長而不用頻率來表示多使用的光載波,這樣就使用了波分複用這一名詞。

現在已經能做到在一根光纖上複用幾十路或更多路的光載波信号,于是就使用了密集波分複用DWDM這一名詞。

計算機網絡學習筆記——實體層(2)

光信号在傳播一段距離後就會衰減,是以對衰減了的光信号必須進行放大才能繼續傳輸。現在有了很好的摻铒光纖放大器EDFA,它是一種光放大器,能直接對光信号進行放大,不用将光信号轉換為電信号進行放大後再轉換為光信号。圖中在傳播線路中放置的就是EDFA。

在地下鋪設光纜是耗資很大的工程。是以人們總是在一根光纜中放入盡可能多的光纖,然後對每一根光纖使用密集波分複用技術。

4、碼分複用CDM(Code Division Multiplexing)

碼分複用是另一種共享信道的方法,實際上人們更常用的名詞是碼分多址CDMA。每一個使用者可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信,由于各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型,是以各使用者不會造成幹擾(每個使用者配置設定的碼片序列不僅必須各不相同,而且還必須互相正交,即内積為0,一個碼片向量與自己規格化内積為1,與自己碼片反碼的向量的規格化内積為-1)。

假設有一個X站要接受S站發送的資料,X站必須知道S站所特有的碼片序列。X站使用S的碼片向量與接受到的未知信号進行求内積的運算。X站接收到的信号是各個站發送的碼片序列之和,将他們與S的碼片向量求内積,就可以隻剩下S站發送的信号。當S站發送1時,計算内積結果是1,當S站發送的是0時,内積結果是-1(如果發送的是比特0,則發送的是該碼片序列的二進制反碼)。

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ps:圖檔是自己從書本上拍的,比較粗糙,隻是用于友善了解。