计算机网络 | 物理层下 传输媒介、信道复用技术,带宽接入技术

文章目录

  • 3. 物理层下面的传输媒介
    • 3.1 导引型传输媒介
    • 3.2 非导引型传输媒介
  • 4 信道复用技术
  • 5 数字传输系统
    • 5.1 旧的数字系统
    • 5.2 新数字系统
  • 6 带宽接入技术
    • 6.1 DSL(数字用户线)
    • 6.2HFC 光纤同轴混合网
      • 6.2.1 接入
    • 6.3 FTTx技术

3. 物理层下面的传输媒介

传输媒介是发送器和接收器之间的物理通路

可以分为引导型传输媒介,非导引型传输媒介

3.1 导引型传输媒介

啥叫引导型

就是电磁波被引导着在固体传播

可以理解为我们常常称作的有线传输

常见的有

1 双绞线

将铜导线相互绞合,减少电磁干扰

又可以分为

  • 屏蔽双绞线

  • 无屏蔽双绞线

之前常常用作电话线,目前也用于一些计算机网络数据传输

2 同轴电缆

由最内层铜导体+绝缘层+屏蔽层组成

他的减少电磁干扰方式和双绞线不同是通过外层保护实现的

局域网初期使用,目前都用双绞线替代了,有看到的是有限电视网居民小区中

3 光缆

内部由光纤组成

由于光频率非常高,所以带宽很高,传播速率也块

​ 不同入射角 不同的模式,

​ 多模光纤 多条光线,多个入射角

​ 单模光纤 单条光线,只有一个入射角

单模光纤比多模光纤带宽高,速率也高

目前光纤越来越便宜,用到的也越来越多

3.2 非导引型传输媒介

可以理解为无线

1 无线电微波通信

​ 频率范围300MHz到300GHz

​ 直线传播,所以传播距离有限,一般只有50Km,如果使用100m高的天线塔,则传播距离可以增大到100km

​ 应用比较广,实际中,往往需要微波接力,即涉及多个中继站,一点一点将信号传输过去

2 短波通信

​ 主要靠电离层的反射,但电离层反射不稳定,以及多径效应,使得短波通信质量较差

3 卫星通信

​ 卫星通信频带宽,容量大,但是传播时延较大

无线局域网使用的ISM频段

4 信道复用技术

我们可以想象,如果信道只能一人占有,那么我们每个人通信前都需要建立一个独有信道,该多么麻烦,可能建立起来黄花菜也凉了,所以信道服用技术非常关键

信道复用

用于将多个信号或数据流合并到一个共享传输介质上,以便通过同一通信通道传输它们。复用技术允许多个信号共享有限的通信资源,从而提高了通信系统的效率和资源利用率

复用方式有以下三种

  1. 频分复用(Frequency Division Multiplexing,FDM)

    • 原理:在FDM中,不同信号或数据流通过在不同的频率带宽范围内传输来进行复用。
    • 实现方式:每个信号分配一个特定的频率范围,因此它们可以在同一传输介质上并行传输。
    • 应用:电视广播和有线电视系统是FDM的常见示例,其中不同频道在不同频率上传输。

    对于光而言,实际上叫做波分复用

  2. 时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)

    • 原理:TDM将不同信号或数据流分配到不同的时间段上进行复用。
  • 实现方式:在每个时间段内,只有一个信号进行传输。

    • 应用:音频电话网络中的TDM是一个典型的应用,其中每个电话通话被分配到独立的时间槽。

    以上两种方式,比较成熟应用较多

    我们发现,如果对于频分复用而言,越多用户,每个用户分到的带宽就越少,而对于时分复用,越多用户不会影响他的带宽

  1. 码分复用(Code Division Multiplexing,CDM或者CDMA)

    • 原理:CDM使用不同的编码序列对信号进行复用,使它们能够在同一时间和频率上传输。
    • 实现方式:每一个接收方被指派一个m个bit的序列,根据正交等运算实现,比较抽象,看下面的例子
    • 应用:CDMA(Code Division Multiple Access)手机通信就是一个使用CDM的例子。

    例:

    假设S站向T站发送信号

    S站的分配到的序列(0,0,0,1,1,0,1,1)》转换为 (-1,-1,-1,1,,1,-1,1,1)

    T站如何知道S站是否有发送信息给自己

    可以将收到的总信号(是很多发送方的叠加)点乘S站的序列号即可以得到

    计算机网络 | 物理层下 传输媒介、信道复用技术,带宽接入技术_第1张图片

5 数字传输系统

5.1 旧的数字系统

最早 频分复用FDM

较早前 时分复用PCM ,PDH(异步时分复用)准同步数字序列

缺点

​ 速率不统一,不是同步传输

5.2 新数字系统

​ 基于光缆的同步数字序列SDH(同步时分复用),和WDM,波分复用

6 带宽接入技术

用户要连接到互联网,必须先连接到某个ISP(互联网服务提供商),以便获得上网所需要的IP

最开始的时候,通过使用电话的用户线通过调制解调连接到ISP的,为了提高上网速率,提出了多种带宽接入技术

大体分为两类,无线接入和有线接入

这里重点讲有线接入

6.1 DSL(数字用户线)

有线宽带接入技术

DSL利用标准的电话线路来传输数字数据,同时允许用户在不影响电话通信的情况下同时使用互联网

分为多种类型:DSL有多个变种,包括以下几种:

  • ADSL(Asymmetric DSL):ADSL提供不对称的上行和下行速度(上行指用户到ISP,下行指ISP到用户,下行更快),通常下载速度较快,适用于普通家庭用户。ADSL的传输距离取决于数据率和用户线路径

    对于ADSL的调制解调,我国采用离散多音调DMT技术

    DMT技术

    频分复用,上行信道少,下行信道多

    最高传输速率取决于信噪比,传输距离

    对于ADSL接入

    关键设备是ADSL猫

    计算机网络 | 物理层下 传输媒介、信道复用技术,带宽接入技术_第2张图片

  • SDSL(Symmetric DSL):SDSL提供对称的上行和下行速度,适用于需要对等上传和下载速度的业务用户,如一些企业

  • VDSL(Very High Bitrate DSL):VDSL提供更高的传输速度,适用于需要更高带宽的用途,如高清视频流和在线游戏。

6.2HFC 光纤同轴混合网

HFC是在有线电视网基础上开发的一种居民接入技术

它结合了光纤和同轴电缆两种不同的传输媒介。

频分复用,双向传输

6.2.1 接入

每个家庭要安装一个用户接口盒UIB

UIB提供三种连接,分别用于不同的应用场合

1 同轴电缆连接到机顶盒(因为要使得模拟电视机接收数字信号,所以用机顶盒),然后再连接到用户电视机

2 使用双绞线连接到用户的电话机

3 使用电缆调制解调器(一般在机顶盒内部集成)连接到用户的计算机

6.3 FTTx技术

FTTx是一种广泛用于提供高速互联网连接的技术,它利用光纤到户

“x” 代表不同的变种,包括FTTH(光纤到家)、FTTC(光纤到路边)和FTTB(光纤到大楼)。

对于普通居民而言,就是FTTH啦

FTTH是一种光纤接入技术,其中光纤被延伸到用户家庭的终端。这意味着数据通过光纤传输到用户家庭内部,提供了高速、稳定的互联网连接。FTTH通常提供对称的上行和下行速度,适用于需要大带宽的应用,如高清视频流、在线游戏和远程工作。

而我们知道,一个用户无法用完一条光纤的资源,所以设置了光配线网(ODN)目前常常使用的是下图的无源光配线网络PON,使得数十个家庭用户能够共享一个干线

其中注意一点,无源是指PON不用电源

无源光网络PON

观察上图可知

PON组成

1 局端 中心控制站

2 用户端 光网络单元ONU(又叫做光猫)

3 光配线网

而AON是有源,维护难度大

PON接入

光猫

计算机网络 | 物理层下 传输媒介、信道复用技术,带宽接入技术_第3张图片

家庭主流接入方式

可以看到从ONU出来后

有线部分可以接计算机

无线部分可以连手机WIFI之类的

计算机网络 | 物理层下 传输媒介、信道复用技术,带宽接入技术_第4张图片

你可能感兴趣的:(计算机系统基础,计算机网络,网络)