三亚做网站,苏州网站优化维护,中国河北建设银行官网招聘网站,页游中心计算机网络#xff1a;#xff08;五#xff09;信道复用技术#xff0c;数字传输系统#xff0c;宽带接入技术 前言一、信道复用技术1. 为什么需要复用技术#xff1f;2. 频分复用#xff08;FDM#xff09;3. 时分复用#xff08;TDM#xff09;4. 统计时分复用五信道复用技术数字传输系统宽带接入技术 前言一、信道复用技术1. 为什么需要复用技术2. 频分复用FDM3. 时分复用TDM4. 统计时分复用STDM5. 三者对比 二、数字传输系统1. 为什么数字传输系统“打败”了模拟传输2. 数字传输的“初代标准”PCM时分复用3. 早期数字系统的“两大痛点”4. 同步光纤网SONET5. SDH 三、宽带接入技术1. 宽带是什么2. ADSL技术1 ADSL是什么2 ADSL怎么工作3 ADSL的升级4xDSL家族 3. HFC网1HFC是什么2HFC怎么分配网络和电视信号3用户端设备 4. FTTx技术1FTTx是什么2光配线网ODN3有源光网络vs无源光网络 前言
在上一篇博客中我们已经探讨了计算机网络物理层的基本概念深入学习了数据通信的基础知识并且了解了物理层下各类传输媒体的特性与应用。接下来我们将开启物理层知识体系的新章节聚焦于信道复用技术、数字传输系统以及宽带接入技术的深度解析。这些内容既是物理层技术体系的重要组成部分也是理解现代通信网络高效传输机制的关键切入点。 我的个人主页欢迎来阅读我的其他文章 https://blog.csdn.net/2402_83322742?spm1011.2415.3001.5343 我的计算机网络专栏欢迎来阅读 https://blog.csdn.net/2402_83322742/category_12909527.html 一、信道复用技术
1. 为什么需要复用技术 想象一条马路信道如果多辆车信号同时挤上去不按规则行驶就会堵车干扰。
现实中网络信道资源有限比如一根网线要给很多人用如果多对用户各自占用独立信道成本高且浪费。
复用技术就是让多组信号“有序共享”同一信道避免干扰提高利用率的技术。
2. 频分复用FDM 核心思想把信道的频率带宽像切蛋糕一样分成多个“车道”每个用户独占一个频率车道传输信号。
怎么工作 比如广播电台不同电台用不同频率如FM 97.4MHz、FM 103.9MHz听众调谐到对应频率就能接收特定电台的信号。
在网络中多路基带信号会被调制到不同频率的载波上叠加后在同一信道传输接收端再通过滤波器分离不同频率的信号。
特点 所有用户同时传输但占用不同频率带宽比如车道并行。一旦分配频带用户始终占用即使没数据传输也不释放可能浪费。
3. 时分复用TDM 核心思想把时间分成固定长度的“时间段”TDM帧每个用户在帧内占用固定序号的时隙轮流使用信道。 怎么工作 好比食堂打饭窗口每个人按顺序排队每人有10秒打饭时间。 在网络中每个TDM帧包含多个时隙每个用户周期性地在自己的时隙内发送数据。 例如4个用户每个TDM帧分成4个时隙用户A永远用第1个时隙用户B用第2个以此类推。 特点 所有用户分时共享同一频率带宽比如同一车道车轮流过。缺点如果某个用户在自己的时隙内没数据发送该时隙就空闲浪费比如排队到你时你没带饭卡窗口空着。
4. 统计时分复用STDM 核心思想针对TDM的浪费问题STDM动态分配时隙——只有当用户有数据要发送时才给它分配时隙没数据时不占资源。 怎么工作 对比TDM的“固定排队”STDM像“灵活叫号”食堂窗口看到有人拿着饭卡才叫号服务没人就叫下一个。在网络中STDM帧的时隙不固定分配给某个用户而是根据实时需求动态分配比如用户A有数据时才给它时隙用户B没数据就跳过。 优势 信道利用率大幅提高避免TDM中“时隙空闲”的情况。适合数据突发的场景比如计算机网络中用户数据不是持续发送的。
5. 三者对比
复用技术分配资源的维度资源分配方式优点缺点频分复用FDM频率带宽固定分配同时使用技术简单适合模拟信号频率资源紧张时效率低时分复用TDM时间时隙固定分配轮流使用适合数字信号同步简单空闲时隙浪费资源统计时分复用STDM时间时隙动态按需分配利用率高适应突发数据需要复杂的控制机制
二、数字传输系统
1. 为什么数字传输系统“打败”了模拟传输
早期电话网的困境几十年前电话长途干线用的是频分复用FDM的模拟传输就像用录音机直接录声音信号容易受干扰、失真而且只能传语音传不了视频、数据等“新业务”。
数字传输的逆袭
像把声音转换成“0和1”的数字信号类似摩尔斯电码抗干扰能力强还能压缩、加密。光纤出现后数字信号能在光线上高速传输容量大到能同时传几万路电话和高清视频。
2. 数字传输的“初代标准”PCM时分复用
PCM脉冲编码调制把模拟信号如语音转换成数字信号的技术核心是“采样→量化→编码”。比如说话的声音被“偷拍”成每秒8000张“数字照片”再变成0和1传输。
两大“派系”T1和E1
北美T124路语音合用一个信道速率1.544 Mbit/s像24车道的小路。欧洲E1我国采用30路语音2路控制信号速率2.048 Mbit/s30车道更实用。 ✅ 类比E1像更宽的马路能拉更多“货物”信号所以我国选了它。
3. 早期数字系统的“两大痛点” 速率标准乱成一锅粥 各国自己搞标准比如日本用1.544 Mbit/s欧洲用2.048 Mbit/s高等级速率如4倍速、16倍速也不统一跨国传输像“不同轨距的铁路”货物得换车麻烦又贵。 时钟不同步信号“堵车” 早期用“准同步”每个设备时钟像各自调时间的钟表走得快慢有误差。高速传输时如10 Gbit/s误差积累会导致信号错位像一群人排队却各走各的拍子最终挤成一团。
4. 同步光纤网SONET
核心创新
统一时钟源所有设备都以一个超级精准的主时钟为基准类似所有钟表都对北京时间彻底解决同步问题。速率标准化以51.84 Mbit/s为基础OC-1像高速公路入口往上按倍数扩展 OC-3155 Mbit/s≈ 3条OC-1并行OC-19210 Gbit/s≈ 192条OC-1并行能同时传100万路语音
5. SDH
SDH同步数字系列国际电信联盟ITU-T在SONET基础上制定的全球标准两者本质一样只是“起跑线”不同
SONET的OC-3155.52 Mbit/s SDH的STM-1155 Mbit/s更高等级如STM-162.5 Gbit/s、STM-6410 Gbit/s像高速公路的不同路段标识。
SDH的“超能力”
不仅能用于光纤还能适配微波、卫星传输像“万能运输车”。自带“故障检测”功能哪段线路出问题系统能快速定位并切换备用路线保障通信不中断。
等级SONET符号SDH符号相当于多少条E1线路实用场景基础速率OC-1—约75条E1小型网络接入常用速率OC-3/STM-1155 Mbit/s约75×3225条E1城市骨干网高速率OC-48/STM-162.5 Gbit/s约1200条E1跨国干线超高速率OC-192/STM-6410 Gbit/s约5000条E1海底光缆、数据中心互联
三、宽带接入技术
1. 宽带是什么
宽带的定义其实就是“更快的网络接入”但标准一直在变。比如美国FCC规定“宽带”需要满足下行速度≥25 Mbit/s下载速度上行速度≥3 Mbit/s上传速度。 分类从接入方式看主要分两类
有线宽带用线连网比如家里的网线、光纤。无线宽带用WiFi、4G/5G等无线信号连网。
2. ADSL技术
1 ADSL是什么
ADSL全称“非对称数字用户线”简单说它能把家里的老电话铜线“变废为宝”让你一边打电话一边上网。 核心特点
“非对称”下载速度从网络到你家比上传速度从你家到网络快很多。比如下载可能有20M上传只有2M。频带分工电话用低频段0~4000Hz上网用高频段互不干扰。
2 ADSL怎么工作
调制解调器猫把数字信号变成适合电话线传输的信号用的是“DMT调制技术”类似把一条马路分成很多小车道每个车道传一部分数据。电话分离器一个小盒子分三个接口让电话和网络信号“各走各的路”打电话时不影响上网。
3 ADSL的升级
ADSL2下载速度至少8M上传800k。ADSL2下载速度最高25M扩展了频段到2.2MHz还能自动调整速度上网更稳定。 缺点企业不太适合因为企业经常需要大量上传数据而ADSL上传慢。
4xDSL家族
SDSL对称宽带上下行速度一样适合企业。HDSL高速版适合短距离高速传输。VDSL超高速版离交换机近的话下载能到100M。Giga DSL华为搞的用新技术让速度更快适合未来升级。
3. HFC网
1HFC是什么
HFC全称“光纤同轴混合网”原本是看电视的CATV网后来把主干线换成了光纤入户还是同轴电缆类似老式闭路线。 好处既能看电视又能上网一根线干两件事。
2HFC怎么分配网络和电视信号
电视信号用54~550MHz频段比如CCTV1、CCTV5。上网信号 上行你发数据5~42MHz比如发微信消息。下行你收数据550~750MHz比如下载电影。 调制方式下行用QAM调制6MHz的信道能传27Mbps相当于每秒下载3MB文件。
3用户端设备
机顶盒连电视和同轴电缆把数字电视信号转成模拟信号老电视也能看高清台。电缆调制解调器Cable Modem连电脑和同轴电缆负责上网。但它有个麻烦很多用户共享一条线可能会像堵车一样“冲突”需要技术解决。
4. FTTx技术
1FTTx是什么
FTTx全称“光纤到…”核心是用光纤代替铜线速度更快、更稳定。常见类型
FTTH光纤到户光纤直接拉到你家速度能到千兆是未来家庭上网的终极方案。FTTB光纤到大楼光纤到楼道再用网线分到各户适合公寓楼。FTTC光纤到路边光纤到小区路边再用网线拉到你家适合郊区。
2光配线网ODN
OLT光线路终端在运营商机房是光纤网络的“总开关”。ONU光网络单元在用户端比如你家的光猫把光信号转成电信号。光分路器像“分叉路口”把一根光纤的信号分成多份传给不同用户。
3有源光网络vs无源光网络
有源光网络中间需要电源和设备转接成本高适合企业。无源光网络PON中间不用电源全靠光分路器分信号成本低、更可靠适合家庭比如EPON、GPON技术现在小区装的光纤基本都是这种。 以上就是本篇博客的全部内容。下一篇我们将深入物理层中信道复用技术 我的个人主页欢迎来阅读我的其他文章 https://blog.csdn.net/2402_83322742?spm1011.2415.3001.5343 我的计算机网络专栏欢迎来阅读 https://blog.csdn.net/2402_83322742/category_12909527.html 如果您觉得内容对您有帮助欢迎点赞收藏您的支持是我创作的最大动力
