第3章数据通信技术基础祥解.ppt

计算机通信网Computer Communication Networks 第3章 数据通信的基础知识 * 时分复用——数字载波复用标准 T-标准 （北美、日本） E-标准 （欧洲、中国、南美） E1（一次群）标准 每125ms为一个时间片，每时间片分为32个通道（时隙）。每个时隙可容纳8bit。 通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传输30个PCM话音数据。 E1速率 = （32x8bit）/125ms = 2.048 Mb/s 对E1进一步复用，还可构成E2到E5等高次群。 E5可承载7680个话路，数据率约为565Mb/s。 新的TDM标准是同步光网络（SONET）和ITU-T的同步数字系列（SDH）。常用的线路速率为（近似值） 155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s和10Gb/s。 * E1-帧格式 E1线路也可以用于计算机通信 0 1 2 16 31 时间片125 ms = 32 时隙，2.048 Mb/s 帧同步 信令 30 路数字语音数据（PCM数据）+2 路控制 用户话路 用户话路 15 17 * * 码分复用CDM 原理：每个用户把发送信号用接收方的地址码序列编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送的信号在接收端被叠加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。 地址码序列两两相互正交： 码序列A、B，应满足 A?B =0，A ? B =0，A ? A =1，A ? A =-1 其中 ? 为内积运算。 在无线移动通信中应用广泛。 * 码分复用常称为码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)，是另一种共享信道的方法。每个用户可在同一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，因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，不易被敌人发现。随着技术的进步，CDMA现在已广泛使用在民用的移动通信中，特别是在无线局域网中。采用CDMA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。 * 在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的时间间隔，称为码片(chip)。通常m的值是64或128。为了简单起见，我们设m为8。使用CDMA的每一个站被指派一个惟一的m bit码片序列（chip sequence）。一个站如果要发送比特1，则发送它自己的m bit码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。例如，指派给S站的8 bit码片序列当S发送比特1时，它就发送序而当S发送比特0时，就发为了方便，我们以后将码片中的0写为-1，将1写为+1。因此S站的码片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)。 * CDMA系统的一个重要特点就是系统给每一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)，即内积（inner product）都是0，但任何一个码片向量的规格化内积都是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。 假设有一个X站要接收S站发送的数据。X站就必须知道S站所特有的码片序列。X站使用它得到的码片向量S与接收到的未知信号进行求内积的运算。X站接收到的信号是各个站发送的码片序列之和。再根据叠加原理(假定各种信号经过信道到达接收端是叠加的关系)，那么求内积得到的结果是：所有其他站的信号都被过滤掉(其内积的相关项都是0)，而只剩下S站发送的信号。当S站发送比特1时，在X站计算内积的结果是+1，当S站发送比特0时，内积的结果是 -1。 * 3.6 数据交换技术 什么是交换？ 按某种方式动态地分配传输线路资源。 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。 最初的交换：人工转接交换 为什么要采用交换技术？ 节省线路投资，提高线路利用率。 实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换和分组交换。 * 电路交换 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。——称为“面向连接的”（典型例子：电话） 过程：建立连接→通信→释放连接 优缺点： 建立连接的时间长； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。 不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。 例如：建立连接的时间为0.5秒，计算机以1Mb/s的速率发送10k字节。线路利用率＝？ ? ?