信道共享技术

(a)
冲突
无冲突
(b)
A t1 B t2 C t3 t4
t t t

（2）冲突检测


发时监听。工作站在发出信息后，再监听一段时间。 一般采取边发送边接收，把接收到的信息和原来发 送的信息进行比较。若相同，说明先前是无冲突发 送，否则认为有冲突。 此时将发送一个短暂信号来加强本次冲突，以保证 总线上所有的工作站都能听到本次冲突，然后每个 发送站都停止发送。
警戒间隔时间 f
信
道 1 2 3
t
同步TDM(Synchronous TDM)
TDM, Multiplexing
TDM, Demultiplexing
异步TDM(Asynchronous TDM)
24的帧结构
PCM 24：将一帧分为24个时隙，每个时隙8比特，另加 1比特的帧同步比特，共计24×8+1=193比特，帧速率 为193 × 8 k = 1.544 Mbps。
1 m S T S iTi 0 m i 1
正交关系的另一个重要特性


任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积 都是1 。 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值 是 –1。
1 m 1 m 2 1 m 2 S S S i S i S i (1) 1 m i 1 m i 1 m i 1
频分多路复用(FDM-Frequency Division Multiplexing)

在一条数据链路上多路信号分别调制在不同的 载波上同时传输的技术
警戒频带区
(a)
频 带 1
频 带 2
频 带 3
频 带 4
频 带 5
频 带 6
频 带 7
频 带 8
频 带 9
频 带 10
频 带 11
频 带 12 频率
(b)
A
B

D
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B 时间
FDM
波分多路复用(WDM-Wave Division Multiplexing)

光的频分复用
密集波分复用DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)

一根光纤上复用80路或更多路数的光载波信号。
0 1 2 3 8×2.5Gb/s 1300nm 4 5 6 7 1550nm 1551nm 1552nm 20Gb/s 1553nm 1554nm 1555nm 1556nm 1557nm 复 用 器 120km EDFA 复 用 1554nm 器 1555nm 1556nm 1557nm 5 6 7 1553nm 3 4 8×2.5Gb/s 1300nm 1550nm 1551nm 1552nm 0 1 2
选择型总线接入控制

中心询问总线接入控制
从站 1 从站 N
P 主站 S

轮转询问
次站 A B N -1 N
in 总线控制器 out go-head go-head
预约型总线接入控制

频分多重访问技术

主要用于宽带局域网络，通过频分技术多台计算机共享一条物理信道。采用 CATV(Community Antenna Television System，有线电视)作为传输系统，频 率可达300MHz以上。优点是可以实现数字、声音、图像等综合信息传输。 把单位时间分成固定长或可变长的时隙，总线上的每一个站点只能在预定的时 隙内传输相应的一组数据 采用动态分配信道的方式。有一台主机管理时隙的分配， 把传输过程分为两个阶段。首先集中预约，接着是数据传输，凡在第一阶段已 经预约了的工作站点，可依次发送数据，不会发生竞争现象。 采用轮转预约方式，它的主要特点是，某站预约申请成功后，立即发送数据。

（3）重发策略

随机策略 二进制指数退避算法(BEB-Binary Exponential Back off Algorithm)

t =R· A· 2N
(R为随机数
, A为计时单位)

截断式二进制指数退避算法

重传次数 k = Min[重传次数, 10]

线性增量退避算法(LIB-Linear Increment Back of Algorithm)

例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。


S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CDMA 的重要特点

每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且 还必须互相正交(orthogonal)。


令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站 的码片向量。 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化 内积(inner product)都是 0：
码分复用CDMA(Code Division Multiplexing Access)


每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通 信。也称码分多址。 优点：



各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造 成干扰。 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似 于白噪声，不易被敌人发现。 可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性，减少干扰 对通信的影响，增大通信系统的容量(是使用GSM的 4～5倍)，降低手机的平均发射功率等等。
t 2a b( N 1)
N 有待发帧吗？ 有待发帧吗？
Ethernet (1坚持CSMA/CD)
Y
Y
信道忙吗？ 信道忙吗？
N 发送 发送
计算退避时间 T=AR2N
冲突吗？ 冲突吗？
Y
加强冲突停止发送 加强冲突停止发送
N
N 发送完吗？ 发送完吗？ 冲突过多吗？ N>=16？
Y Y
结束 结束
码片序列(chip sequence)

每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为 码片(chip)。 每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。

如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。 如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 发送比特 1 时，就发送序列 00011011， 发送比特 0 时，就发送序列 11100100。
7 信道共享技术
时分多路复用 统计时分多路复用 频分多路复用 波分多路复用 码分多路复用 总线结构多机系统的信道共享技术


信道共享的概念
允许多个信号在一条数据链路上同时传输的技术。
时分多路复用 (TDM-Time Division Multiplexing)

在一条数据链路上多路信号分别在不同的时隙 上同时传输的技术

8路传输速率为2.5Gb/s的光载波的总速率=8×2.5Gb/s=20Gb/s。 掺铒光纤放大器EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)。在1550nm波长附 近有35nm(即4.2THz)频带范围提供均匀的、最高可达40～50dB的增益。 两个光纤放大器之间的线路长度可达120km,而光复用器和分用器之间的 无光电转换的距离可达600km(只需放入4个光纤放大器)。

同步时分多重访问技术


异步时分多重访问技术


集中预约式访问技术


轮转预约式访问技术

竞争型总线接入控制

（1）访问时机

不监听总线（发前不听）

随机发送（纯ALOHA系统） 按时隙发送（ALOHA系统）

不坚持监听总线（发前先听） 坚持监听总线（发前先听）

P坚持监听 1坚持监听（CSMA)
总线结构多机系统信道共享技术

多台计算机共享一条通路 竞争总线，引起总线的访问冲突。为了减少或避免总 线访问冲突，必须采取某种控制策略来分配总线：


受控接入 选择型：按一定策略，例如按固定顺序或站的优先级，选择 一个计算机发送信息，未被选中的站不得发送； 预约型：每个站分得一个时间片，每个站按所规定的时间片 发送信息； 令牌控制型：获得令牌的站有权占用总线，发送数据。 随机接入 竞争型：连接在总线上的站通过竞争占用总线，获得发送信 息的权利。