计算机网络(九)-物理层(补充)-傅里叶变换-信道复用
一.几个术语
1.码元------在使用时间域(时域)的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
2.调制------把数字信号转换为模拟信号的过程。
3.解调------把模拟信号转换为数字信号的过程。
4.双绞线水晶头:从左到右分别为橙白橙(发送)、绿白蓝、蓝白绿、棕白棕。绿白和绿色负责接收，其他的保留。
5.近端串扰：是双绞线性能中的一个指标，它是指来自一对导体的信号在另一对导体上发生的耦合现象，即近端发送的信号被近端接收线收到。
二.傅里叶级数
2.1 公式
f = 1/T
这种分解称为傅立叶级数(序列)。
如果周期T、振幅已知，则可以通过执行上述方程的和来找到时间的原始函数。
2.2 通过传输字母“b”来解释数字信号的调制与解调b字母的ASCII码是98,即01100010
波特率为8/T,因此f=波特率除以8。
确定常数c:对上述函数进行积分。
确定参数an、bn。
均方根
2.3 如下几种周期信号的两种表示方法。
- 左图可以看出峰值和周期;
- 右图可以清楚看出峰值(纵坐标)和频率(横坐标).
2.4 基带带通调制方法
- 调幅ASK：即载波的振幅随基带数字信号而变化。1代表有载波、0代表无载波。
- 调频FSK:即载波的频率随数字信号而变化。f1-f2代表0，f1+f2代表1；
- 调相(PM):载波的初始相位随基带数字信号变化而变化。
- 正交振幅调制(QAM)
-多元制的振幅相位混合调制------信息传输速率增加。
-码元不是越多越好，若每个码元表示的比特数越多，接收端识别，每种状态变得困难，出错率增加。
2.5 大多数复合信号都是非周期性信号，因此出现重复信号一般都是同一个信号。合成信号的带宽是该信号中包含的最高频率和最低频率之间的差值。
三.相关知识
3.1 基带信号往往有较多的低频成分，甚至直流成分，许多信号并不能传输低频分量或直流分量，因此需要对基带信号进行调制(编码)。
3.2 对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应------仍是基带信号，称为基带调制或编码。载波进行调制，将频率搬到较高频段------带通信号，称为带通调制。
3.3 波特和比特是两个不同的概念。信息的传输速率"比特/秒"与码元的传输速率“波特”在数量上却有一定的关系。
3.4 奈氏准则和香农公式的作用范围
3.5 电磁波频谱
3.6 光纤：只要从纤芯中射到纤芯表面的光纤的入射角大于某个临界角度，就可产生全反射。通常将一段点到点的链路串接起来构成一个环路。通过T形接头连到计算机。
- 有源T形接头:有源转发器。
- 无源T形接头：比较可靠。
3.7 短波通信：主要依靠电离层的反射。
四.信道复用技术
4.1 复用：是通信技术中，允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。
4.2 频分复用FDM
将带宽分为多份，所有用户在同样的时间占用不同的频段带宽资源。
4.3 时分复用TDM
将时间划分为一段段等长的时分复用(TDM) 帧。每个时分复用 的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。也称同步时分复用.
- 时隙周期性出现；
- TDM信号也称等时信号；
- 占用同样的频度宽度。
- 可能造成线路资源浪费。
4.4 统计时分复用(STDM)
STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态分配时隙，提高了线路利用率。
4.5 TDM帧和STDM帧都是物理层传送的比特流中所划分的帧。
4.6 波分复用WDM
波分复用就是光的频分复用。使用一个根光纤来同时传输多个光载波信号。
4.7 码分复用CDM
常称码分多址CDMA。每个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信。各用户使用不同的码型，不会相互干扰，抗干扰强，频谱类似白噪声。
每个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。
采用CDMA可以提高通信质量和数据传输的可靠性。
码片序列：
- 每个站被指派一个唯一的m bit码片序列。发送1则发送自己的m bit 码片序列，发送0则发送该码片的二进制反码。
- 如S站的8bit 码片序列为00011011(或记为-1-1-1+1+1-1+1+1)：发送1或0对应的码片序列：1------000110011,0------11100100；
CDM的重要特点：
- 每个站分配的码片序列不仅必须不相同，并且还必须互相正交。
- 实际中,使用伪随机码序列。
- 码片序列的正交关系:
-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的规格化内积都是0:
如T=(-1-1+1-1+1+1+1-1),S=(-1-1-1+1+1-1+1+1),规格化内积为0。
-任何码片向量和自己码片向量的规格化内积都为1;
-码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1;
4.8 脉码调制PCM体制
五.数字传输系统
5.1 早期数字传输系统存在许多缺点：
- 速率标准不统一。
- 不是同步传输。
5.2 同步光纤网SONET 和同步数字系列SDH
SONET：
-同步网络各级时钟来自一个非常精确的主时钟。
-系统定义了同步传输的线路速率等级结构，以51.84Mb/s为基础。
-此速率对电信号称为第一级同步传送信号，即STS-1;
-此速率对光信号称为第一级载波，即OC-1;SDH：
-以SONET为基础制定。
-基本速率为155.520Mb/s，称第一级同步传递模块，即STM-1，相当于SONET中的OC-3速率。
5.3 SONET/SDH标准的意义使数字传输制在STM-1等级获得统一。
实现了数字传输体制上的世界性标准。
SDH标准也适合微波和卫星传输技术体制。
5.4 SONET/SDH定义了标准光信号，规定波长1310nm和1550nm的激光源。在物理层为宽带接口使用了帧技术以传递信息，为数字信号的复用和操作过程定义了帧结构。
5.5 SONET标准
定义了四个光接口层，对应OSI的物理层和数据链路层。
光子层:
-处理跨越光缆的比特传输，负责进行同步传送信号STS的电信号和光载OC的光信号之间的转换。
-此层由光电转换器进行通信；段层
-在光缆上传输STS-N帧，有成帧和差错检测功能；线路层
-负责路径层的同步和复用，以及交换的自动保护。路径层
-处理路径端接设备PTE之间的业务的传输，PTE是具有SONET能力的交换机。
-路径层还具有与非SONET网络的接口。
六. 宽带接入技术
6.1 FCC认为只要双向速率之和超过200Kbit/s 就是宽带。
6.1 两类接入
- 有线宽带接入
- 无线宽带接入
6.2 不同宽带方案
- ADSL：非对称数字用户线
-上行下行宽带不对称；
-两端各安装一个ADSL调制解调器。
-我国采用的是离散多音调(多载波、多子信道)DMT调制技术。
- HDSL:高速数字用户线
- SDSL:1对线数字用户线
- VDSL:甚高速数字用户线
- DSL:用户线
- RADSL:速率自适应DSL,是ADSL的子集，可自动调节线路速率。
6.3 非对称数字用户线ADSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
6.4 ADS技术就是把0-4KHz低频留给传统电话使用，而把高频留给用户上网使用。
6.5 DMT技术
- 采用频分复用
七.光纤同轴混合网HFC
八.FTTx技术
是一种实现宽带居民接入网的方案。
- FTTH:光纤到家
- FTTB：光纤到楼
- FTTC:光纤到路
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