一、数据通信系统模型
二、传输媒体(介质/媒介)
双绞线:价格便宜,性能也不错,使用十分广泛,数字传输和模拟传输都可以使用双绞线.
同轴电缆:被广泛用于传输较高速率的数据,目前主要用在有线电视网中.
光缆:光纤通信使用的媒介,传输带宽远远大于其他各种传输媒体的带宽,
发送端有光源,利用发光二极管或者半导体激光器在电脉冲的作用下产生光脉冲;
接收端利用光电二极管做成光检测器,检测到光脉冲时还原出电脉冲.
无线电波:传输媒介是自由空间,传统的微波通信主要有两种:地面微波接力通信、卫星通信.
三、信道复用技术
1⃣️频分复用(FDM)
所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(频率带宽)
若每个用户占用的带宽不变,则当复用的用户数增加时,复用后的信道总带宽就跟着变宽.
2⃣️时分复用(TDM)
所有用户在不同时间占用同样的频带宽度(更有利于数字信号的传输)
每个时分复用帧的长度时不变的,始终时125us,若有1000个用户进行时分复用,则每一个用户分配到的时隙宽度就是125us的千分之一,时隙宽度非常窄的脉冲信号所占的频谱范围也是非常宽的.
由于计算机数据的突发性质,一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的,当用户在某一段时间暂时无数据传输时,那就只能让已经分配到手的子信道空闲着,其他用户也无法使用该信道.
3⃣️统计时分复用(STDM)
假定所有的用户都不间断地向集中器发送数据,那么集中器肯定无法应付,它内部设置的缓存都将溢出,所以集中器能够正常工作的前提是假定各用户都是间歇地工作.
由于STDM帧中的时隙并不是固定地分配给某个用户,因此在每个时隙中还必须有用户的地址,这是统计时分复用要有的不可避免的开销,上图中每个时隙之前的短时隙(白色)就是放入这样的地址信息.
综合之前的网络层、链路层、物理层传输规则,我们大致可以想象一下,这其中的过程:
4⃣️波分复用(WDM)
左侧有8种光波信号,波长各不相同,通过光复用器合在一起后在一根光纤种传输,接收端用光分用器将合在一起的8种光波再分开来.
5⃣️码分复用(CDM)
更常用的名词是码分多址CDMA,每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信.由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰.
| 站点 | 码片序列 | 码片序列正负1表示法(向量) | 码片序列反码 |
| A | 10001000 | +1 -1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 | 01110111 |
| B | 01000100 | -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 -1 | 10111011 |
| C | 00100010 | -1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 | 11011101 |
| D | 00010001 | -1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 | 11101110 |
每个站分配的码片序列不仅各不相同,并且还必须互相正交,如果码片长度为m(m为2的n次方),那么能产生log2m + 1 个这样的码片(log28 + 1 = 4);
上述公式就是码片正交的条件.拿A、B两个站点的码片序列测试如下:
[(-1) + (-1) + (+1) + (+1) + (-1) + (-1) + (+1) + (+1)] / 8 = 0 / 8 = 0;
同理:
对于每个站点,如果要发送比特0,那么发送该站点的码片序列反码,如果发送比特1,则发送该站点的码片序列.
另外有3个重要结论:
对于满足两两正交码片序列来说,现在有:
一个码片序列的向量S和向量反码S-,和任意其他码片序列向量T和其向量反码T-;
S x S = 1;
S x S- = -1;
S x T = 0;
S x T- = 0;
假如现在每个站都发出了三个码元;
A : A A A- 110
B : B- B B- 010
C : C C- C 101
D : D- D D 011
当要获取A站发出的信息,于是拿A站的码片向量A去比对,比对结果如下:
Da : A x A A x A A x A- -----> 1 1 -1
Db : A x B- A x B A x B- -----> 0 0 0
Dc : A x C A x C- A x C -----> 0 0 0
Dd : A x D- A x D A x D -----> 0 0 0
所以 1 1 -1 就是A站发送的数据比特