第2章数据通信的基础知识3

S 1, 1, 1, 1 1, 1, 1, 1 0, 0, 0, 0 1, 1, 1, 1 1, 3, 1, 1
− 因此，我们有下面的结果：
1, 1, 1, 1 1, 3, 1, 1 C1 S 1
− 传输线路上信号的总和表示为
S c1 c 2 ci
− 站点i接收数据时，用自己的地址码Ci同线路上叠加信号进行内 积运算，只有内积不为0的信号是发给自己的
1，如果ci Ci Ci S Ci (c1 c 2 ci ) Ci ci 1，如果ci Ci 0，如果没有站点i要接收到数据
光纤1 的波谱 波长 光纤2 的波谱 光栅 功 率 共享光纤 的波谱 功 率 光栅 光纤3 的波谱 波长 光纤4 的波谱
功 率
波长
光纤 1
共享光纤
3 光纤 光纤 4
功 率
功 率
2 光纤
波长Baidu Nhomakorabea
波长
2.5
多路复用技术
2.5.4码分多路复用CDMA (Coding Division Multiplexing Access)
当选择、连接而完成的，是一条由多个交换节点和多条节 点间传输路径组成的链路。
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2.6
数据交换技术
电路交换通信的三个阶段（类似于电话系统的工作方式）： 电路建立 通过源节点请求完成交换网中相应节点的连接过程，这个过程建 立起一条由源节点到目的节点传输通道。 数据传输 电路建立完成后，就可以在这条临时的专用电路上传输数据，在 整个数据传输期间，传输通道一直被独占。 电路拆除 在完成数据传输后，可以由源节点发出释放请求信息，请求终止 通信，若目的节点接受释放请求，则发回释放应答信息。 在电路拆除阶段，各中间节点相应地拆除该电路的对应连接，释 放由该电路占用的节点和信道资源。
1，如果i j 1 n Ci Cj Cik C jk n k 1 0，否则 1，如果i j 1 n Ci Cj Cik C jk n k 1 0，否则
CDMA原理的发送和接收过程 − 站点发送数据时，用接收方的码片向量来调制要发送的信息， 例如，若发送的信息是二进制1，则发送接收方码片向量，若 发送的信息是二进制0，则发送接收方码片向量的反码
ATDM原理
− 在发送端，多路复用器依次循环扫描各个子通道 − 若某个子通道有信息要发送则为它分配一个时隙
− 当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙，即直接跳过该通道
− 没有空闲时隙在线路上传播
要发送的数据 1 2 3 4 计算机 AAAA 只有最后一个帧的时隙才会有空闲 BB
A1 D4 A1 D4 B2 A1 D4 C3 B2 A1
− 一个巨群包含6个主群，即3600路音频信道
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2.5
多路复用技术
2.5.2时分多路复用TDM（ Time Division Multiplexing ）
原理：当物理信道可支持的比特传输速率超过单个原始信号 要求的数据传输速率时，可以将该物理信道划分成若干时间 片，并将各个时间片轮流地分配给多路信号，使得它们在时 间上不重叠。 时分多路复用主要用于数字信道的复用 时分多路复用一般用于按字符传输的场合 TDM又分为同步时分复用（Synchronous Time Division
接收到的数据 AAAA 只有最后一个帧的时隙才会有空闲 2 3 4 计算机 BB
A1 D4 A1 D4 B2 A1 D4 C3 B2 A1
要发送的数据 1 AAAA
BB
C
C
DDD 复用器 解复器
DDD 计算机
2.5.3波分多路复用WDM（ Wave Division Multiplexing ）
− − − 光纤传送技术 原理： 在一定的波长频带上将输入的光信号调制在特定的波长频率上 波长复用器将调制后的信号复用在一根光纤上进行传送 接收端将收到的复用信号经过分离或解复用出不同的波长，由不 同的检测器将各自的光信号转换成电信号，或者直接获取各自的 波长信号，将它们连接到其他的WDM线路上
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2.5
多路复用技术
示例：在共享线路的系统中有4个站点，它们的地址码分别是 矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、 C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）。 − 此时所有的站点地址码都是正交的，例如
2.5
多路复用技术
示例：在共享线路的系统中有4个站点，它们的地址码分别是 矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、 C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）。 二进制信息1 站点C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ） 站点C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ） 站点C3（ -1 ，+1 ，-1 ，+1 ） 站点C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ） 二进制信息0 站点C1（-1 ，-1，-1 ，-1） 站点C2（+1，+1，-1，-1） 站点C3（+1，-1，+1，-1） 站点C4（+1，-1，-1，+1）
2.5
多路复用技术
复用——多个信息源共享一个公共传输线路 复用的目的：提高线路的利用率（节省线路成本）
四种传输线路复用方式
频分复用FDM 时分复用TDM 波分复用WDM 码分复用CDMA
计算机 计算机 多路复用器 一条传输线路 传输多路信号 多路复用器
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2.5
多路复用技术
2.5.1 频分多路复用FDM( Frequency Division Multiplexing )
FDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的频段（带） ， 每个信号占其中一个频段。 接收时用适当的滤波器分离出不同信号，分别进行解调接收。
调制
f1 f2 f3
多路复用器 +
滤波
f2 f1 f3
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CDMA原理的预备知识 − 假定每个信息位的时间宽度为T − 每个T时间再被划分为n个小时间片，每个小时间片的长度为 T/n，这时的T时间宽度称为码片 − CDMA中每一个站点都分配有一个n位的码片向量，即地址码 − 在共享线路的系统中若有N个站点，则N个站点的地址码必两 两相互正交，即内积为0 假设用Ci及Cj表示地址码矢量（地址码的元素只有1和-1）， 而Ci及Cj表示地址码的反码，且所有的站点地址码都是正交的 ，则地址码矢量内积表示为：
码分多路复用又称为码分多址 CDMA也是一种共享线路的方法，每个用户可在同一时间使 用同样的频带进行通信（占用相同时间相同带宽），但使用 基于码型的分割线路方法，即每个用户分配一个地址码，各
个码型互不重叠（地址码信号的波形各不相同），通信各方
之间不会相互干扰 抗干扰能力强、保密性好
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接收到的数据 AAAA
BB
C
C
DDD 复用器 解复器
DDD 计算机
ATDM优点 − 在异步时分复用方式中，除最后一个段外，其他所有段均不会出 现空闲的时隙，从而提高了资源的利用率，也提高了传输速率。 ATDM缺点 − 接收端分配器的工作较难，所以需要在每个时隙加入一个控制域， 以指示该时隙是属于哪个子通道的。
1 1 1 1 1 1 1 1 C1 C 3 0 C2 C4 0 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 C1 C1 1 C4 C 4 1 4 4
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示例：在共享线路的系统中有4个站点，它们的地址码分别是 矢量C1（+1，+1 ，+1 ，+1 ）、C2（ -1 ，-1 ，+1 ，+1 ）、 C3（ -1 ，+1 ， -1 ，+1 ）和C4（ -1 ，+1 ，+1， -1 ）。 − 假定在给定瞬间，站点1正在接收0，站点2正在接收1，站点3 没有接收信号，而站点4正在接收0。线路上信号的叠加S是：
要发送的数据 AAAA 时隙浪费，信道资源利用率低 BB
A D A D BA DCB A
接收到的数据 AAAA
BB
C 一个周期的数据块（帧） DDD 计算机 复用器 在不同时刻，开关切换到 不同输入设备 解复器
C
DDD 计算机
STDM优点 − 接收端可以按约定的时间关系恢复各子通道的信息流，实现简单。 STDM缺点 − 在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时隙拥有 者是否传输数据都占有一定时隙，形成了时隙浪费，其时隙的利用 率很低 。
要发送的数据 AAAA 时隙浪费，信道资源利用率低 BB
A D A D BA DCB A
接收到的数据 AAAA
BB
C 一个周期的数据块（帧） DDD 计算机 复用器 在不同时刻，开关切换到 不同输入设备 解复器
C
DDD 计算机
异步时分复用ATDM （Asynchronous Time Division Multiplexing） 异步时分复用技术又被称为统计时分复用，它能动态地按需分配 时隙，避免每个时间段中出现空闲时隙。
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2.5
多路复用技术
频分多路复用信道群体系标准： 1）国际电信联盟ITU标准 − 一个基群信道（简称基群）包含12路音频信道 （音频信道：4KHz）
− 一个超群包含5个基群，即60路音频信道
− 一个主群包含5个超群，即300路音频信道 2）美国贝尔系统的标准
− 一个主群包含10个超群，即600路音频信道
Multiplexing，STDM）和异步时分复用（Asynchronous
Time Division Multiplexing，ATDM）
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同步时分复用STDM （Synchronous Time Division Multiplexing）
STDM原理 − 采用固定的时间片分配方式； − 将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段（一个周 期）；再将每一时间段划分成等长度的多个时隙（时间片）； − 然后每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信号 在每一时间段都顺序分配到一个时隙。
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2.6
数据交换技术
2.6.1 电路交换（Circuit Switching）
也称为线路交换，是一种直接的交换方式； 这种交换方式为一对需要进行通信的节点之间提供一条临 时的专用通道，既可以是物理通道又可以是逻辑通道（使 用时分或频分复用技术建立的信道）；
这条通道是由交换节点内部电路对节点间传输路径经过适
2.6
数据交换技术
为降低通信线路造价，大型网络主要采用部分连接的拓扑结 构（广域网）。 在部分连接的拓扑结构中，两个端节点之间的通信连接一般 都要通过中间节点（交换节点）进行转接，中间节点要在它 所连接的几条线路中选择一条来进行接续。这种由中间节点 进行转接的通信称为交换。 交换中心：连接很多个终端的交换节点 交换网络：网络规模很大时，多个交换中心可以互联成交换 网络 实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换、分组交换。
4 1, 1, 1, 1 1, 3, 1, 1 C2 S 1 4 1, 1, 1, 1 1, 3, 1, 1 C3 S 0 4 1, 1, 1, 1 1, 3, 1, 1 C4 S 1 4
多路解复器
解调
调制
f1
f2
f3
滤波
解调
调制
发送带宽
滤波 f3
解调
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2.5
多路复用技术
典型应用——适用于模拟信号 1）无线电广播 2）CATV − CATV电缆的带宽大约是500MHz，可传送80个频道的电视 节目 − 每个频道6MHz的带宽中又划分为声音子通道、视频子通道 和彩色子通道 − 每个频道两边都留有一定的警戒频带，防止相互串扰 3）宽带接入，如ADSL，电缆带宽划分为不同方向上的两个 子频带