首页 | 新闻 | 新品 | 文库 | 方案 | 视频 | 下载 | 商城 | 开发板 | 数据中心 | 座谈新版 | 培训 | 工具 | 博客 | 论坛 | 百科 | GEC | 活动 | 主题月 | 电子展
返回列表 回复 发帖

知识汇总系列!数据通信基础(9)

知识汇总系列!数据通信基础(9)

(3)卫星通信
卫星通信是利用静止的地球与同步卫星作为中继站的通信系统。地面系统通常采用定向抛物天线。卫星通信系统具有通信容量大,传输距离远,覆盖范围广,特别适用于全球通信、电视广播和地理环境恶劣的地区使用等优点。
六.信道复用技术
最基本的复用技术主要分为频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing)和时分复用TDM(Time Division Multiplexing)两大类。
1.频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)
传输介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时,把多路信号调制在不同频率的载波上,实现同一传输介质上同时传输多路信号的技术,如xDSL。频分复用中,用户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。可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。调频广播和广电HFC网络电视信号是典型的频分复用信号,收音机/电视机依据载波频率的不同来区分频道。
使用频分多路复用的主要动机在于对高吞吐率的需求。为了达到更高的吞吐率,底层的硬件使用电磁频谱中更大的一部分(即更高的带宽)。用宽带技术(Broadband Technology)这一术语用来描述这些技术。另一方面,任何只使用电磁频谱中很小的一部分,一次只在介质上发送一个信号的技术称为基带技术(Baseband Technology)。可以通过傅里叶变换推导出频分多路复用的调制解调原理。
在使用频分复用时,若每一个用户占用的带宽不变,则当复用的用户数增加时,复用后的信道的总带宽就跟着变宽。例如传统电话通信每一个标准话路的带宽是4kHz(即通信用的3.1kHz加上两边的保护频带),那么若有1000个用户进行频分复用,则复用后总带宽就是4MHz。
除传统意义上的频分复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。正交频分复用是一种多载波数字调制技术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔,它们是一个基本振荡频率的整数倍,正交指各个载波的信号频谱是正交的。
OFDM系统比FDM系统要求的带宽要小得多。由于OFDM使用无干扰正交载波技术,单个载波间无需保护频带,这样使得可用频谱的使用效率更高。另外,OFDM技术可动态分配在子信道中的数据,为获得最大的数据吞吐量,多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
目前,OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域以及民用通信系统中,主要的应用包括:非对称的数字用户环线(ADSL)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)和第4代(4G)移动通信系统等。
2.波分复用(WDM,Wavelength Division Multiplexing)
目前,一根单模光纤的传输率可达到2.5Gbps,再提高传输速率就比较困难了。如果设法对光纤传输中的色散(dispersion)问题加以解决,如采用色散补偿技术,则一根单模光纤的传输速率可达到20Gbps。这几乎已达到了单个光载波信号传输的极限值。
人们借用传统的载波电话的频分复用的概念,就能做到使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号,这样就使光纤的传输能力成倍地提高了。这种复用方式称为波分复用。随着技术的发展,在一根光纤上复用的光载波信号路数越来越多,现在已经能做到在一个光纤上复用80多路光载波信号,于是就是用了密集波分复用(DWDM:Dense Wavelength Division Multiplexing)这一概念。
波分复用是光纤信道的频分多路复用,在一根光纤上同时传输多个波长不同的光载波信号。在接收端,用一块玻璃棱镜来分开不同频率的光波。和一般的FDM类似,因为特定频率的光不会干扰另一频率的光,所以不同频率的载波可以合并在同一介质中传输。
3.时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)
传输介质可以达到的数据传输速率超过被传输信号传输速率时,可以把多路信号按一定的时间间隔传送,即按时间片轮流实现在同一传输介质上“同时”传输多路信号。时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性出现的,其周期即为TDM帧的长度。时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。数字电视各个频道之间是以频分复用的方式区分传输,但在每一个频道(8 MHz)以内使用时分复用传输。
时分制通信也称时间分割通信,它是数字电话多路通信的主要方法,因而PCM通信常称为时分多路通信。在上面提到的电话通信的例子中,使用时分复用时,每一个时分复用帧的长度是不变的,始终是125us。若有1000个用户进行时分复用,则每一个用户分配到的时隙宽度为0.125us,时隙宽度变得非常窄,但猝发脉冲信号所占频谱范围也是非常宽的。
在进行通信时,复用器(Multiplexer)总是和分用器(Demultiplexer)成对地使用。在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。分用器的作用正好和复用器相反,它把高速信道传送过来的数据进行分用,分别送交到相应的用户。电话、电视三通分线器可看作时分复用分用器。
TDM的一个变种是在一个单频信道上进行发射和接收,称之为时分双工(TDD),其最简单的结构就是利用两个时隙,一个发一个收。
4.统计时分复用(STDM,Statistic Time Division Multiplexing)
当使用时分复用系统传送数据时,由于数据的突发性,一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般不是很高。当用户在某一时段暂时无数据传输时,那就只能让已经分配到手的子信道闲置,而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。假定有四个用户A,B,C和D进行时分复用。复用器按照A→B→C→D的顺序依次对用户的时隙进行扫描,然后构成一个个时分复用帧。每个时分复用帧有4个时隙,则当某用户无数据发送时,分配给该用户的时隙只能闲弃,其他用户即使有数据要发送,也不能使用这些空闲的时隙。这就导致复用后的信道利用率不高。
统计时分复用STDM(Statistic TDM)是一种基于统计学改进的时分复用,它把公共信道的时隙实行“按需分配”,即只对那些需要传送信息或正在工作的终端才分配给时隙,这样就使所有的时隙都能饱和地得到使用,可以使服务的终端数大于时隙的个数,提高了媒质的利用率,从而起到了“复用”的作用。在输出线路上,某一个用户所占用的时隙不再是周期性地出现,因此统计时分复用又成为异步时分复用,相应把普通的时分复用称为同步时分复用。统计时分复用的传输效率比传统的时分复用提高了2到4倍。这种复用的主要特点是动态地分配信道时隙,所以统计复用又可叫做“动态复用”。故从平均的角度而言,同步时分复用和异步时分复用是平衡的。
集中器(concentrator)常使用统计时分复用,它将低速用户的数据集中起来通过高速线路一起发送到远端。集中器假定各用户都是间歇发送数据,对于个用户不间断发送数据的情况,集中器也无法应对。
统计复用只要应用于数字电视节目复用器和分组交换网。
5.码分复用(CDM,Code Division Multiplexing)
码分复用是靠不同的编码(GSM的IMEI,CDMA的ISN)来区分各路原始信号的一种复用方式。
系统为一对通信用户分配一对唯一的0、1数据识别标识,通信的双方利用数据识别标识对传输的数据进行编码和解码,从而实现不同的用户在同一信道中使用不同的编码传送数据。所有用户在同一时间、同一频段上,根据编码获得业务信道。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。
根据香农定理,在保证S/N 信噪比的情况下,可以通过增大传输系统的带宽B来增加信道容量C。码分复用是一种以扩频技术为基础的复用技术。CDMA(Code Division Multiple Access)就是码分复用的一种方式,称为码分多址。码分复用技术广泛应用于第二代以后的移动通信领域,如2G的CDMA,3G的CDMA 2000(美国,中国电信)、WCDMA(欧洲,中国联通)和TD-SCDMA(中国,中国移动)。
七.数据交换技术
1.交换技术
交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN)。两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来;5 部电话机两两相连,需 10 对电线;N 部电话机两两相连,需 N(N – 1)/2 对电线。当电话机的数量很大时,这种网状型全物理连接需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。
返回列表