CH2L4介质复用接入网.pptx

计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院复习（快速提问复习（快速提问1）第一章的重点是什么？第一章的重点是什么？分组交换及其特点分组交换及其特点网络体系结构的特点网络体系结构的特点什么是协议什么是协议什么是协议数据单元什么是协议数据单元物理层的作用物理层的作用数据链路层的作用数据链路层的作用网络层的作用网络层的作用传输层的作用传输层的作用上讲的重点是什么？上讲的重点是什么？计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院上讲要点复习（快速提问上讲要点复习（快速提问2）物理层的作用、四类特性物理层的作用、四类特性信息、数据和信号信息、数据和信号模拟量与数字量模拟量与数字量链路、信道链路、信道模拟传输、基带传输模拟传输、基带传输模拟通信、数据通信和数字通信模拟通信、数据通信和数字通信基带通信、载波模拟通信基带通信、载波模拟通信 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院本讲预习情况检查（快速提问本讲预习情况检查（快速提问3）传输介质分类传输介质分类应用状况应用状况三种有线传输介质外特性三种有线传输介质外特性双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤光纤无线介质特点无线介质特点什么是信道复用什么是信道复用哪三种基本的信道复用技术哪三种基本的信道复用技术什么是接入网什么是接入网ADSL的使用环境的使用环境HFC的使用环境的使用环境 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院本讲内容及其安排本讲内容及其安排1.传输介质（传输介质（2.3）2.信道复用技术（信道复用技术（2.4）2.1 频分复用频分复用2.2 时分复用和统计时分复用时分复用和统计时分复用2.3 波分复用波分复用2.4 码分复用码分复用3.宽带接入技术（宽带接入技术（2.6）3.1 xDSL技术技术 (2.6.1)3.2 光纤同轴混合网光纤同轴混合网HFC 网网(2.6.2)3.3 FTTx 技术技术(2.6.3)计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院教材分析和处理教材分析和处理传输介质：传输介质：教材：介绍了光通信原理教材：介绍了光通信原理讲课：主要从应用角度介绍外特性讲课：主要从应用角度介绍外特性同步光纤网同步光纤网SONET和同步数字系列和同步数字系列SDH教材：教材：2.5.2讲课：讲课：通信专业：其它课程深入学习通信专业：其它课程深入学习计算机专业：自学了解计算机专业：自学了解 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院1.传输介质（传输介质（2.3）传输媒体传输介质：传输电信号或光信号传输媒体传输介质：传输电信号或光信号要求：了解介质的类型、应用状况、外特性要求：了解介质的类型、应用状况、外特性传输介质分类传输介质分类应用状况应用状况三种有线传输介质外特性三种有线传输介质外特性双绞线：双绞线：同轴电缆：同轴电缆：光纤光纤无线介质特点无线介质特点 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院传输介质基本分类传输介质基本分类有线传输介质有线传输介质(导向、有界导向、有界)：双绞线：双绞线：非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP:unshielded twisted pair)屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP:shielded twisted pair)同轴电缆：同轴电缆：基带同轴电缆基带同轴电缆宽带同轴电缆宽带同轴电缆光纤光纤单膜光纤单膜光纤多模光纤多模光纤无线传输介质无线传输介质(非导向、无界非导向、无界)：短波、微波（地面、卫星）、红外线、激光等短波、微波（地面、卫星）、红外线、激光等 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院应用状态应用状态早期的主流：同轴电缆早期的主流：同轴电缆目前的主流：光纤、双绞线、无线目前的主流：光纤、双绞线、无线楼间：光纤楼间：光纤楼内：双绞线楼内：双绞线 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院1.1 同轴电缆（简单了解）同轴电缆（简单了解）两类同轴电缆及其传输特性两类同轴电缆及其传输特性50 同轴电缆同轴电缆(又称为基带同轴电缆又称为基带同轴电缆)：用于数字传输，传输速率用于数字传输，传输速率100M粗缆：早期使用（目前已不使用）粗缆：早期使用（目前已不使用）细缆：后来推广（目前很少使用）细缆：后来推广（目前很少使用）75 同轴电缆同轴电缆(又称为宽带同轴电缆又称为宽带同轴电缆)：可以传输模拟信号和数字信号，带宽可以传输模拟信号和数字信号，带宽300450M外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院1.2 双绞线双绞线双绞线：双绞线：两根相互绝缘的导线按一定扭距绞合在一起两根相互绝缘的导线按一定扭距绞合在一起 （扭绞：减小电磁干扰的影响）（扭绞：减小电磁干扰的影响）传输特性：可以传输模拟信号和数字信号传输特性：可以传输模拟信号和数字信号 连通性：一般用于连通性：一般用于点点连接点点连接，有时用作，有时用作多点连接多点连接地理范围：模拟信号可以传输几到十几公里，地理范围：模拟信号可以传输几到十几公里，基带信号基带信号(局域网局域网)，不超过，不超过100米米抗干扰性能：低频时好抗干扰性能：低频时好价格：便宜、安装方便价格：便宜、安装方便双绞线电缆：双绞线电缆：封装了多对双绞线封装了多对双绞线 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院为提高抗干扰性，可以加屏蔽层为提高抗干扰性，可以加屏蔽层非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP:unshielded twisted pair)屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP:shielded twisted pair)铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院双绞线的接头双绞线的接头引脚序号：引脚序号：金属片面对我们，金属片面对我们，从左至右从左至右 引脚序号是引脚序号是1-81 2 3 4 5 6 7 8 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院双绞线的接头双绞线的接头EIA/TIA标准规定了两种双绞线线序标准规定了两种双绞线线序568A标准：绿白标准：绿白-1，绿，绿-2，橙白，橙白-3，蓝，蓝-4，蓝白蓝白-5，橙，橙-6，棕白，棕白-7，棕，棕-8。568B标准：橙白标准：橙白-1，橙，橙-2，绿白，绿白-3，蓝，蓝-4，蓝白蓝白-5，绿，绿-6，棕白，棕白-7，棕，棕-8；头端头端尾端尾端金属脚在前金属脚在前卡栓卡栓(弹片弹片)在后在后 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院1.3 光纤（光缆）光纤（光缆）已经在主干线上普及已经在主干线上普及光缆：多条光纤（光缆：多条光纤（4、8、16芯等）的组装芯等）的组装光纤光导纤维熔硅纤维光导玻璃光纤光导纤维熔硅纤维光导玻璃 可以传输光信号（光波）的光导纤维，石英玻璃丝可以传输光信号（光波）的光导纤维，石英玻璃丝材料：掺加锗和磷的二氧化硅（透明）材料：掺加锗和磷的二氧化硅（透明）直径：直径：8 10 m。光信号运载信息光信号运载信息1：有光脉冲：有光脉冲0：无光脉冲：无光脉冲 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光缆示意图光缆示意图光纤及其包层光纤及其包层外护套外护套填充物填充物加强芯加强芯包带层包带层远供电源线远供电源线四芯光缆剖面示意图四芯光缆剖面示意图 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光纤的外特性光纤的外特性传输特性：传输特性：带宽大带宽大(通信容量大通信容量大)：Gbps数量级数量级 速率的限制在于光电转换速度跟不上速率的限制在于光电转换速度跟不上传输损耗小，传输距离远传输损耗小，传输距离远 2.4Gbps速率传输速率传输100km，不需要中继（单模），不需要中继（单模）连通性：用于点点连接，多点连接尚在实验连通性：用于点点连接，多点连接尚在实验地理范围：可达几十公里地理范围：可达几十公里抗干扰性抗干扰性：强强 不受雷电等电磁干扰和静电干扰、无串音干扰。不受雷电等电磁干扰和静电干扰、无串音干扰。物理特性：体积小，重量轻（外套大、重）。物理特性：体积小，重量轻（外套大、重）。价格：原料丰富，按带宽单价非常便宜。价格：原料丰富，按带宽单价非常便宜。缺点：连接、缺点：连接、安装、收发器贵安装、收发器贵；维护复杂；维护复杂 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光信道光信道光信道由三部分组成：光信道由三部分组成：光源：将电信号转换为光信号光源：将电信号转换为光信号(光脉冲光脉冲)光纤传输介质光纤传输介质检测器：将光信号转换为电信号检测器：将光信号转换为电信号(电脉冲电脉冲)光源：光源：发光二极管：用于多模光纤发光二极管：用于多模光纤激光二极管：用于单模光纤激光二极管：用于单模光纤 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤多模光纤（多模光纤（Multi-mode Fiber）：）：传输距离较近；收发器便宜传输距离较近；收发器便宜纤芯直径大纤芯直径大光纤中有多种沿不同途径同时传播的光光纤中有多种沿不同途径同时传播的光(存在多条不同角度入射的光线存在多条不同角度入射的光线)单模光纤（单模光纤（Single-mode Fiber）。）。传输距离远；收发器贵传输距离远；收发器贵可以波分复用可以波分复用纤芯直径小纤芯直径小(与波长相当，几微米与波长相当，几微米)光在光纤中的传播没有反射，沿直线传播光在光纤中的传播没有反射，沿直线传播 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光纤传输的基本工作原理光纤传输的基本工作原理-了解了解1.光线从一种介质穿过另一种介质时，发生折射。光线从一种介质穿过另一种介质时，发生折射。折射量取决于两种介质的折射率。折射量取决于两种介质的折射率。2.光线从高折射率媒体射向低折射率媒体时，光线从高折射率媒体射向低折射率媒体时，其折射角将大于入射角。其折射角将大于入射角。折射角入射角 包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光纤传输的基本工作原理（续）光纤传输的基本工作原理（续）3.包层的折射率比光纤的折射率低，只要光从纤芯射包层的折射率比光纤的折射率低，只要光从纤芯射到纤芯表面的入射角大于某一个临界角度，就可产到纤芯表面的入射角大于某一个临界角度，就可产生全反射，不会漏入包层。这样，光线将被完全限生全反射，不会漏入包层。这样，光线将被完全限制在光纤中，几乎无损耗地传播。制在光纤中，几乎无损耗地传播。折射角入射角 包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院光纤的工作原理光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院输入脉冲输出脉冲单模光纤：直线传播单模光纤：直线传播多模光纤与单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤：多次折射多模光纤：多次折射 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院1.4 无线介质（非导向传输媒体）简介（无线介质（非导向传输媒体）简介（2.3.2）优点优点不需布线不需布线适用于地形复杂、建筑物多的城区适用于地形复杂、建筑物多的城区主要形式主要形式地面通信地面通信微波（接力）通信微波（接力）通信红外线通信红外线通信激光通信激光通信篮牙通信篮牙通信卫星通信卫星通信 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院微波通信微波通信技术特征技术特征微波是频率在微波是频率在2GHz-40GHz的信号的信号微波在空间主要是直线传输微波在空间主要是直线传输长途通信时必须建立多个中继站长途通信时必须建立多个中继站主要优点主要优点频率高，频率高，频率范围宽，信道容量大频率范围宽，信道容量大受工业干扰和雷电干扰小受工业干扰和雷电干扰小主要缺点主要缺点中间不能有障碍物中间不能有障碍物（直线传播，没有绕射功能）（直线传播，没有绕射功能）隐蔽性和保密性差隐蔽性和保密性差 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院红外线通信和激光通信红外线通信和激光通信特点特点比微波通信具有比微波通信具有更强的方向性更强的方向性；难以窃听、插入数据和进行干扰；难以窃听、插入数据和进行干扰；对雨雾等环境干扰特别敏感。对雨雾等环境干扰特别敏感。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院篮牙通信篮牙通信蓝牙技术：近距无线通信技术蓝牙技术：近距无线通信技术传输频段为全球公众通用的传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段频段提供提供1Mbps的传输速率和的传输速率和10m的传输距离。的传输距离。发展发展始于始于1994年年Ericsson的手机及其附件间的通信计划，的手机及其附件间的通信计划，1998年，蓝牙技术协议由年，蓝牙技术协议由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等等5家公司达成一致。家公司达成一致。蓝牙协议的标准版本为蓝牙协议的标准版本为802.15.1可能称为替代红外的技术可能称为替代红外的技术传输距离和速度都比红外的性能强，而且方便。传输距离和速度都比红外的性能强，而且方便。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院卫星通信卫星通信信号发射到卫星上，经放大转发给地面接收站信号发射到卫星上，经放大转发给地面接收站优点：优点：覆盖面积大、通信距离远、通信容量大覆盖面积大、通信距离远、通信容量大通信费用与通信距离无关通信费用与通信距离无关不易受陆地灾害影响不易受陆地灾害影响信号受到的干扰较小，误码率也较小信号受到的干扰较小，误码率也较小通信比较稳定可靠。通信比较稳定可靠。缺点：缺点：传播时延较长传播时延较长（两地球站间电磁波传播距离有（两地球站间电磁波传播距离有7.2万万Km）天线受太阳噪声的影响天线受太阳噪声的影响技术较复杂技术较复杂价格较贵价格较贵 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院2、信道复用技术、信道复用技术（p47 2.4）一般，一条线路的能力（带宽）超过一对用户传输信息一般，一条线路的能力（带宽）超过一对用户传输信息所需的能力所需的能力 为提高线路利用率，让多个信号同时用一条物理线路传输。为提高线路利用率，让多个信号同时用一条物理线路传输。多路复用技术：多路复用技术：多对设备在同一条传输介质上同时进行通信。多对设备在同一条传输介质上同时进行通信。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院信道复用技术信道复用技术复用复用(multiplexing)的概念的概念 共享信道共享信道信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道信道信道A1A2B1B2C1C2复用复用分用分用(a)(a)不使用复用技术不使用复用技术(b)使用复用技术使用复用技术 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院信道复用技术分类信道复用技术分类频分复用频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)时分复用时分复用TDM(Time Division Multiplexing)波分复用波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)光通信的光通信的“频分复用频分复用”码分复用码分复用 CDM(Code Division Multiplexing)不同用户在同样的时间使用互不干扰的码型传送数据不同用户在同样的时间使用互不干扰的码型传送数据 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院2.1 频分复用（频分复用（FDM）用于载波模拟通信用于载波模拟通信将信道的频带分为若干段（子频带），每段分给一对用户，将信道的频带分为若干段（子频带），每段分给一对用户，不同的用户同时以不同的频率传输。不同的用户同时以不同的频率传输。多路复用器：将不同的用户信号调制到不同频率的载波信号上多路复用器：将不同的用户信号调制到不同频率的载波信号上多路译码器：通过带通滤波器分解出不同频率的信号，再将其转多路译码器：通过带通滤波器分解出不同频率的信号，再将其转换为二进制信号。换为二进制信号。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院频分复用频分复用所有用户同时占用不同的带宽资源所有用户同时占用不同的带宽资源用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。终都占用这个频带。电话长途干线最初采用频分复用传输方式电话长途干线最初采用频分复用传输方式频率时间频率 1频率 2频率 3 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院2.3 时分复用（时分复用（TDM）类似计算机的分时系统类似计算机的分时系统为了有效利用信道为了有效利用信道将物理信道按等长时间将物理信道按等长时间T分段分段 （称为（称为TDM帧，时分复用帧）帧，时分复用帧）再将每段时间再将每段时间T分为若干个时间片分为若干个时间片 (time slot)每个时间片分给一对用户每个时间片分给一对用户二类时分复用二类时分复用静态分配：静态分配：给每个用户在一个给每个用户在一个 TDM 帧中分配固定的一段时隙帧中分配固定的一段时隙 动态分配：按需分配动态分配：按需分配 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院静态时分复用（静态时分复用（TDM）例如，电话系统例如，电话系统T T t用用户户B用用户户A用用户户C用用户户D用用户户B用用户户A用用户户C用用户户D 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院静态时分复用静态时分复用 频率时间B C DB C DB C DB C DAAAA用户A：在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧TDM 帧帧用户C：在 TDM 帧中的位置不变用户D：在 TDM 帧中的位置不变用户B：在 TDM 帧中的位置不变 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院例：例：E1电话系统（中国采用）电话系统（中国采用）语音语音带宽带宽4k，周期，周期T=1/8K=125us(采样频率采样频率8k)，128128级量化，所以每级量化，所以每125us125us只需只需7 7位位 125us为一帧，分为为一帧，分为32个时间片个时间片 ，每个，每个 传送传送8位，位，其中其中30个个 传输传输30路电话路电话2个个 用于控制用于控制（每帧开始（每帧开始8位作同步用，中间有位作同步用，中间有8位用作信令）位用作信令）全帧全帧256位。位。物理信道数据传输速率为物理信道数据传输速率为256125us=2.048Mbps 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院静态时分复用的缺点静态时分复用的缺点计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率不计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率不高，高，可能造成线路资源的浪费可能造成线路资源的浪费。ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户浪费的资源浪费的资源 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院静态时分与动态时分静态时分与动态时分静态分配：静态分配：每个用户在一个每个用户在一个 TDM 帧中占用固定的一段时隙帧中占用固定的一段时隙 动态分配：按需分配动态分配：按需分配争用（见局域网）争用（见局域网）异步时分、统计时分异步时分、统计时分STDM等等（自学）（自学）计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院统计时分复用统计时分复用 STDM(Statistic TDM)时间片时间片 不是固定分给某个不是固定分给某个用户，用户有数据发送时，才分配用户，用户有数据发送时，才分配时间片；时间片；每个每个 内的数据，需要有目的地址等控制信息（开销）内的数据，需要有目的地址等控制信息（开销）用户ABCDabcdttttt3 个 STDM 帧#1acbab bcacd#2#3统计时分复用 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院2.3 波分复用波分复用 WDM 简介（简介（2.4.2）光的波分复用类似于频分复用。将光信道划分为多光的波分复用类似于频分复用。将光信道划分为多个波段，在同一时刻能进行多路传送。个波段，在同一时刻能进行多路传送。1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s(光)复用器分用器EDFA120 km8 路传输速率均为路传输速率均为2.5 Gbit/s的光载波，的光载波，将将1310 nm波长分别变换到波长分别变换到1550 1557 nm光调制器光调制器 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院2.4 码分复用码分复用 CDM（P51 2.4.3）CDMCode Division Multiplexing码分多址码分多址CDMACDM Access是一种用于移动通信系统的新技术是一种用于移动通信系统的新技术 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院主要特征主要特征多对用户同时使用同样的频带进行通信多对用户同时使用同样的频带进行通信（频率和时间资源均为共享）。（频率和时间资源均为共享）。每个用户使用不同的码型每个用户使用不同的码型(码片序列码片序列)，而这些码型经，而这些码型经过特殊挑选，过特殊挑选，彼此不会造成干扰彼此不会造成干扰有很强的抗干扰能力，数据传输可靠性高有很强的抗干扰能力，数据传输可靠性高安全性好（频谱类似于白噪声，不易被敌人发现）安全性好（频谱类似于白噪声，不易被敌人发现）通信系统容量大（是通信系统容量大（是GSM的的45倍）倍）要求的发射功率低要求的发射功率低 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院对比对比多对用户同时使用一个信道进行通信多对用户同时使用一个信道进行通信时分复用：时间不同，频率共享时分复用：时间不同，频率共享频分复用：频率不同，时间共享频分复用：频率不同，时间共享码分复用：频率和时间均为共享。码分复用：频率和时间均为共享。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院扩频通信的概念扩频通信的概念(见通信专业课见通信专业课)CDMA的技术原理是基于扩频技术的技术原理是基于扩频技术扩频通信的理论依据和基本思想扩频通信的理论依据和基本思想香浓公式：香浓公式：C=WLog2(1+S/N)当传输速率当传输速率C一定时，增加信号带宽一定时，增加信号带宽W可以降低对信可以降低对信噪比噪比S/N的要求的要求扩频通信用宽带传输技术来换取信噪比扩频通信用宽带传输技术来换取信噪比在发送端扩展信号频谱在发送端扩展信号频谱在接收端解扩还原信息在接收端解扩还原信息 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院基本原理基本原理将每个比特时间划分为将每个比特时间划分为 m 个短的间隔个短的间隔 (m 个个码片码片chip)用用m个个码片码片作为一个传输码元作为一个传输码元 称为码型、特征码、码片序列称为码型、特征码、码片序列chip sequence：码型的描述：将码型中的码型的描述：将码型中的0写为写为-1、1写为写为+1 00011011 可记为可记为(-1-1-1+1+1-1+1+1)即，向量即，向量 S 为为(1 1 1+1+1 1+1+1)码型用来将传输的信息转换为扩频信息码型用来将传输的信息转换为扩频信息 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院基本原理基本原理基于码型分割信道：基于码型分割信道：每个用户使用（唯一的）不同的码型每个用户使用（唯一的）不同的码型如：如：S站，站，00011011 T站：站：00101110不同用户的码型满足正交性不同用户的码型满足正交性：同时发送时彼此不会造成干扰同时发送时彼此不会造成干扰 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院码型分配的要求之一：正交（了解）码型分配的要求之一：正交（了解）任两个站的码型正交任两个站的码型正交(orthogonal)：这两个码型这两个码型S、T的规格化内积为的规格化内积为 0设，向量设，向量 S 为为(1 1 1+1+1 1+1+1)，向量向量 T 为为(1 1+1 1+1+1+1 1)。代入代入(2-3)式，这两个码型是正交的。式，这两个码型是正交的。(2-3)计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院重要特性（了解）重要特性（了解）任何一个码型向量和自己的规格化内积都是任何一个码型向量和自己的规格化内积都是1 码型向量和该向量反码的规格化内积值是码型向量和该向量反码的规格化内积值是 1 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院发送前：扩频发送前：扩频原理：发送原理：发送“数据比特和本站码型的乘积数据比特和本站码型的乘积”，有：，有：发送发送 1，则发送本站的，则发送本站的码型码型。发送发送 0，则发送本站的，则发送本站的码型的反码码型的反码。Sx：S站发送的扩频信号站发送的扩频信号S站：站：1为为00011011，0为为11100100 S 站的码片序列 S110ttm 个码片tS 站发送的信号 Sx数据码元比特码元1码元2码元3 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院接收（结论）接收（结论）将发送站的码型与收到的数据求将发送站的码型与收到的数据求“内积内积”内积内积1：发送站发送的信息为发送站发送的信息为“1”内积内积1：发送站发送的信息为：发送站发送的信息为“0”内积内积0：发送站没有发送数据发送站没有发送数据 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院接收原理说明接收原理说明设有三个站，码型分别设有三个站，码型分别A、B、C，它们发送的数据它们发送的数据bit为为Ab、Bb、Cb 发送的扩频信号分别为发送的扩频信号分别为Ax、Bx、Cx；接收站接收的信号接收站接收的信号Yx为为Ax、Bx、Cx的叠加的叠加 Yx=Ax+Bx+Cx若希望接收若希望接收A站的信息站的信息AYxA(Ax+Bx+Cx)=AAx+ABx+ACx=AAAb+ABBb+ACCbAb+0+0 1 （A A站发送站发送bit 1bit 1）-1 （A A站发送站发送bit 0bit 0）0 （A A站没有发送数据）站没有发送数据）计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院CDMA 的工作原理的工作原理 S 站的码片序列 S110ttttttm 个码片tS 站发送的信号 SxT 站发送的信号 Tx总的发送信号 Sx+Tx规格化内积 S Sx规格化内积 S Tx数据码元比特发送端接收端码元1码元2码元3 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院3 宽带接入技术宽带接入技术 （p56，2.6）网络使计算机普及到千家万户，如何提供宽带接入？网络使计算机普及到千家万户，如何提供宽带接入？新建新建宽带接入（计算机公司）宽带接入（计算机公司）利用现有的模拟电话用户线（已经普及到千家万户）利用现有的模拟电话用户线（已经普及到千家万户）（电信公司）（电信公司）利用现有的利用现有的利用现有的有线电视网利用现有的有线电视网（已经普及到千家万户）（已经普及到千家万户）（广电公司）（广电公司）xDSL（Digital Subscriber Line，数字用户线）技术，数字用户线）技术:用数字技术用数字技术对现有的模拟电话用户线模拟电话用户线进行改造，使它能够，使它能够承载宽带业务。承载宽带业务。光纤同轴混合网光纤同轴混合网对现有的有线电视网有线电视网进行改造，使它能够承载宽带业务，使它能够承载宽带业务 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院3.1 xDSL技术简介技术简介 (p56,2.6.1)xDSL 技术：技术：用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。能够承载宽带业务。是接入网技术是接入网技术标准模拟电话信号的频带：标准模拟电话信号的频带：3003400 kHz用户线实际可通过的信号频率超过用户线实际可通过的信号频率超过 1 MHz。xDSL 技术技术把把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用低端频谱留给传统电话使用把原来没有被利用的高端频谱用作用户上网。把原来没有被利用的高端频谱用作用户上网。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院xDSL 的几种类型的几种类型 xDSL 的前缀的前缀 x:表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线非对称数字用户线HDSL(High speed DSL)：高速数字用户线：高速数字用户线SDSL(Single-line DSL)：1 对线的数字用户线对线的数字用户线VDSL(Very high speed DSL)：甚高速数字用户线：甚高速数字用户线DSL：ISDN 用户线用户线RADSL(Rate-Adaptive DSL)：速率自适应：速率自适应 DSL，是是 ADSL 的一个子集，可自动调节线路速率的一个子集，可自动调节线路速率 P57，表，表2-5，几种，几种xDSL的主要指标的主要指标 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院ADSL 的特点的特点用户上网的特征：下载数据多于上传数据用户上网的特征：下载数据多于上传数据上行上传，指从用户到上行上传，指从用户到 ISP下行下载，指从下行下载，指从 ISP 到用户到用户ADSL将上行和下行带宽做成不对称。将上行和下行带宽做成不对称。实现实现ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。调制解调器。我国目前采用的方案是离散多音调我国目前采用的方案是离散多音调 DMT调制技术调制技术 (Discrete Multi-Tone)。“多音调多音调”就是就是“多载波多载波”或或“多子信道多子信道”的意思。的意思。计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院DMT调制调制技术技术用频分复用方法，把用频分复用方法，把 40 kHz 1.1 MHz 的高端频谱划的高端频谱划分为许多的子信道分为许多的子信道每个子信道每个子信道 约约4 kHz 带宽，用不同的载波进行数字调制。带宽，用不同的载波进行数字调制。25 个子信道用于上行信道，个子信道用于上行信道，249 个子信道用于下行信道。个子信道用于下行信道。频谱频谱频率频率上行信道上行信道传统电话传统电话04下行信道下行信道(kHz)401381100DMT 技术的频谱分布技术的频谱分布 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院ADSL 的组成的组成 ATU-CATU-CATU-RATU-C用户线 电话分离器 区域宽带网至 ISP居民家庭基于 ADSL 的接入网端局或远端站DSLAM至本地电话局PSPSDSLAM(DSL Access Multiplexer)：数字用户线接入复用器数字用户线接入复用器 ATU(Access Termination Unit)：接入端接单元（即，接入端接单元（即，ADSL调制解调器）调制解调器）ATU-C（C 代表端局代表端局 Central Office）ATU-R（R 代表远端代表远端 Remote）PS(POTS Splitter)：电话分离器电话分离器 计算机网络原理计算机网络原理 金可音金可音 欢迎学生使用欢迎学生使用 计算机与通信学院计算机与通信学院ADSL 的数据率的数据率问题：用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到问题：用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等），因此相邻用户线的干扰程度等），因此，ADSL 采用自适应调制技术，使用户线具有尽可能高的数据采用自适应调制技术，使用户线具有尽可能高的数据率，不能保证固定的数据率率，不能保证固定的数据率。ADSL 启动时，用户线两端的启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。号的传输质量。根据测到的信号的信噪比，选择调制方案，