ATC系統概述2主要內容

一

硬件結構及協議二

工作原理三

以太網相關要點3一、硬件結構及協議網絡硬件NetworkHardware①服務器(Server)

專用服務器/高檔微機②工作站或客戶機(Workstation/Client)

通常是微機（有盤/無盤）③傳輸介質(Medium)

雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波4一、硬件結構及協議網絡硬件NetworkHardware④NIC(網絡接口卡）亦稱為“網絡適配器”⑤其他共享硬件硬盤，打印機，調制解調器，等等。⑥網絡連接設備

HUB、中繼器、交換機、路由器、網關、網橋等5一、硬件結構及協議網絡軟件NetworkSoftware①網絡操作系統（NOS）

UNIX、Windows2000（Server版）等②工作站操作系統

Windows9X/Me/XP等③各種應用軟件數據庫管理系統等6一、硬件結構及協議以太網的介質訪問控制技術

IEEE802.3MediumAccessControlCSMA/CD及其早先的技術可以叫做“隨機訪問”或“爭用”技術。之所以說是“隨機訪問”，是指沒有為每個站點的發送規定某個可預計或有計劃的時間，站點發送的順序是隨機的。之所以說是“爭用”，是指站點需要爭奪線路的時間來獲得發送權。這些技術中最早的是ALOHA協議.ALOHA：夏威夷人傳統問候語或分別時用語7一、硬件結構及協議純ALOHA協議PureALOHAAloha協議或稱Aloha技術、Aloha網，是世界上最早的無線電計算機通信網。它是1968年美國夏威夷大學的一項研究計劃的名字，由該大學的Abramson等人于70年代初研制成功的一種使用無線廣播技術的分組交換計算機網絡，也是世界上最早、最基本的無線數據通信協議。這項研究計劃的目的是要解決夏威夷群島之間的通信問題。Aloha網絡可以使分散在各島的多個用戶通過無線電信道來使用中心計算機，從而實現一點到多點的數據通信。8一、硬件結構及協議純ALOHA協議之原理PrincipleofPureALOHA發送網上各站點在任何時刻只要需要，就可以自由地發送信息（以幀的形式）。信息發送完畢，發送站等待一段時間，等待時間等于信道上最遠的兩個站之間的傳輸時延的兩倍。若在等待時間內收到接收站的確認信息，則表明發送成功，否則重發該數據幀。但為了避免繼續沖突，各站需等待一段隨機時間后再重發；若再產生沖突，則再等待一段隨機時間再重發……若多次重發都失敗（仍收不到確認信息），則停止發送該幀。ALOHA協議的最大特點是“想說就說”。9一、硬件結構及協議純ALOHA協議之原理PrincipleofPureALOHA接收接收站根據“幀校驗字段”（同HDLC幀）值對所接收的幀進行差錯檢驗。如果檢驗無差錯，而且地址相符，接收站就發送一個確認幀。否則就丟棄所接收的幀。幀可能因信道噪聲或同一時間其他站點傳輸發出的幀而損壞(發生沖突了)。任何幀相遇都會立即產生沖突（collision）純ALOHA協議最大的缺點是最大吞吐率不到理想值的18.4%(吞吐率：成功發送的信息數與實際發送的信息數之比)。10一、硬件結構及協議時隙ALOHA協議SlottedALOHAALOHA的改進版，1972年由Robert提出，可將吞吐率提高一倍。將信道時間分為等長的時間長度,每個長度正好等于一個幀的傳輸時間（又稱“時隙”或“分槽“Slot）。所有站點的時鐘必須保持同步。各站只能在時隙的起始時間才能開始發送信息。這樣只有那些都在同一個時隙開始進行傳輸的幀才有可能沖突。故此可能發生沖突的危險區比ALOHA降低了大約一半，在任一幀傳輸時無其他幀發送的概率約為0.368，即信道的吞吐率最大可達37%。11一、硬件結構及協議載波監聽多路訪問協議CSMAprotocol純ALOHA和時隙ALOHA的傳輸效率都不高，主要原因是各站獨立地決定發送的時刻,使得沖突的概率很高,信道利用率下降。CSMA要求各站在發送之前先監聽信道上是否有其他站點正在傳送（載波監聽）。如果有，就稍候；如果無，就發送。如果多個站點同時發送，就會產生沖突，導致信息混淆，傳輸失敗。站點在傳輸后將等待一定時間（往返時間加上確認幀爭用時間）以接收確認幀。收不到確認(因沖突)就重傳。最大吞吐率遠遠超過純ALOHA和時隙ALOHA，取決于傳播時間（媒體長度）和幀的長度：幀越長，傳播時間越短，吞吐率越高。12一、硬件結構及協議監聽算法TypesofCSMA使用CSMA，需要某種算法來規定發現信道忙時各站點應該采取的策略。于是就有了幾種采用不同載波監聽策略的CSMA技術：非堅持CSMA1-堅持CSMAP-堅持CSMA性能:CSMA>時隙ALOHA>純ALOHA13一、硬件結構及協議非堅持CSMANon-PersistentCSMA信道監聽如果信道忙，等待一個隨機時間，然后再次對信道進行監聽。如果信道空閑，剛立即發送。發現沖突等待一個隨機時間，然后重新開始。14一、硬件結構及協議1-堅持CSMA1-PersistentCSMA信道監聽信道監聽如果信道忙，繼續監聽信道，一旦發現信道空閑，立即發送。發現沖突等待一個隨機時間，然后重新開始。之所以稱為“1-堅持”，原因是主機一發現信道空閑，百分之百（即概率為1）肯定發送。15一、硬件結構及協議p-堅持CSMAP-PersistentCSMA信道監聽如果信道忙，等待直到信道空閑。信道空閑，可能發送(概率為P)，可能延遲一個時間單位再發送(概率為1-P)。時間單位通常等于最大傳播時延。發現沖突等待一個隨機時間，然后重新開始。16一、硬件結構及協議小結：CSMA協議每個站在發送數據前，先監聽信道上有無其他站正在發送信息，若無，則發送數據；則有，則暫不發送，退避一段時間后再嘗試。——其最大的特點是“先聽后說”。CSMA的監聽策略有三種算法：非堅持一旦監聽到信道忙就不再堅持聽下去，延遲一段隨機時間后再重新監聽。（信道利用率不高）1-堅持監聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。一旦信道空閑就發送。如有沖突，等待一隨機時間后再監聽。（沖突較大）P-堅持監聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。當聽到信道空閑時，以概率p發送數據。(p=1時，即為1堅持）

p-堅持的主要問題是如何確定一個合適的p值。輕載時，1堅持CSMA吞吐量特性最好；重載時，非堅持CSMA吞吐量特性最好，但時間延遲增大。ATC系統概述18主要內容

一

硬件結構及協議二

工作原理三

以太網相關要點19二、工作原理CSMA/CD原理：介質訪問規則以太網是典型的采用竟爭方式解決介質占用問題的局域網技術，它的介質訪問規則有三個關鍵點：1.連接在介質上的多個節點對介質擁有同等的訪問權限。采用競爭的方式來決定某一時刻由哪個節點來占用介質，同一時刻內可能有多個節點訪問網絡，這就是所謂的“多路訪問”。2.節點判斷網絡介質是否空閑以及發送是否成功都是通過載波監聽的方式來實現的。3.從1、2兩點來看，以太網不可能避免兩個節點同時發送數據的情況出現，這就會產生沖突，因此必須設法避免沖突造成的不可恢復的通信差錯，這就要進行沖突檢測。20二、工作原理介質訪問規則：如何控制節點訪問網絡介質由MAC層定義CSMA/CD：Carrier-SenseMultipleAccesswithCollisionDetection，帶沖突檢測的載波偵聽和多路訪問工作過程：先聽后發邊聽邊發沖突回退候時重發比喻：一個文雅的座談會21二、工作原理以太網基本工作原理：載波監聽機制開始檢測介質（監聽）介質忙？發送幀碰撞？隨機退避時間YESNONOYES繼續發送直至完成22二、工作原理以太網基本工作原理：CSMA/CD的缺點整體效能30%50%安全區域注意區域危險區域網絡繁忙時間：％使用設備數量21030PCDesktoppublishingwithlaserprinterDisklessCAD/CAMworkstation整體效能23二、工作原理以太網與CSMA/CD協議EthernetandCSMA/CD總線型和星型拓撲的網絡最常用的媒體訪問控制技術是CSMA/CD(載波監聽多路訪問)協議。以太網是使用IEEE802.3標準（即采用CSMA/CD訪問控制技術）的網絡系統。最早是由施樂（Xerox）公司開發，后來由DEC和施樂公司聯手拓展。它是一種使用CSMA/CD訪問控制技術（遵循IEEE802.3標準）的局域網系統。85年IEEE802委員會在此基礎上頒布802.3標準。以太網是最流行的局域網系統。由于以太網與其他LAN類型相比，具有易用、易安裝、易維護、低成本等諸多優點，目前世界上80～85%與LAN相連的PC和工作站使用以太網連接。24二、工作原理CSMA堅持和退避CSMAPersistenceandBackoff25二、工作原理載波監聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD載波監聽目的：降低沖突次數如果信道空閑，立即發送如果信道忙，等待直到信道空閑沖突檢測目的：降低沖突的影響，使信道在沖突發生可以盡快恢復使用一檢測到沖突就放棄傳輸，等待一個隨機時間，然后重新監聽。26二、工作原理CSMA/CD執行過程載波監聽27二、工作原理每站在發送數據前，先監聽信道是否空閑；若是，則發送數據，并繼續監聽下去，一旦監聽到沖突，立即停止發送，并在短時間內連續向信道發出一串阻塞信號（JAM）強化沖突，如果信道忙，則暫不發送，退避一隨機時間后再嘗試。CSMA/CD協議在CSMA協議基礎上增加了發送期間檢測沖突的功能。其最大特點是“先聽后說,邊說邊聽”。該協議已被IEEE802委員會采納，并以此為依據制定了IEEE802.3標準。CSMA/CD協議同樣可分為“非堅持”、“1-堅持”和“p-堅持”三種。以太網通常采用非時隙1-堅持CSMA/CD。ATC系統概述29主要內容

一

硬件結構及協議二

工作原理三

以太網相關要點30二、工作原理以太網工作原理：載波監聽多路訪問CarrierSenseMultipleAccess(CSMA)一個站點有數據要發送時，要先將其沖突計數器清零，然后監聽電纜，看是否有其他站點的載波(信號)在傳送。“監聽”可以通過監測電纜上是否有電流（每個比特大致為18～20毫安）來實現。每個比特是以10MHz(快速以太網為100MHz）的時鐘頻率進行曼徹斯特編碼后發送的。如果信道沒有空閑，就等待，直到信道空閑。然后還要再等一個小的“幀間隔”（IFG）時間（最小為9.6微秒）以便讓所有接收站點有時間為下一輪的傳輸作好準備。

【幀間隔】以太網數據幀之間的最小時間間隔，用于設備恢復，以便下一幀數據的接收。任何一個以太網幀，則在傳輸前都要等待一個幀間隔時間。只有此期間網絡持續空閑，才能開始試發送。幀間隔使網路上的各個設備都有相同的機會獲得發送權。31二、工作原理以太網工作原理：沖突檢測CollisionDetection(CD)CSMA并不能避免兩個站點同時發送。如果兩個站點都想發送，而且都監聽到信道是空閑的，它們將都認定目前無人在使用信道。這樣就會產生沖突。每個正在發送數據的站點都繼續監聽自己的發送過程。如果發現沖突（如同軸電纜上的電流值超過24毫安），就立即停止發送，而改發一個32比特的阻塞碼。發送阻塞碼的目的是確保各接收方將因CRC差錯而丟棄該幀。帶沖突檢測的監聽算法把浪費帶寬的時間減少到檢測沖突的時間。為保證在幀傳輸時間內能檢測到沖突，要求限制最小幀長(持續時間應不小于2倍的最大傳播時延)。接收站將對小于最小幀長的幀當作沖突碎片處理而丟棄之。32二、工作原理以太網的性能（1）PerformanceofEthernet(1)如果只有一個站點要發送，該站點可占用整個傳輸信道，所以可獲得將近100%的信道利用率。即在一個10Mbps的網絡上可獲得將近10Mbps的吞吐量。如果有兩個或更多個站點要同時發送，線路利用率和吞吐率就會下降——部分帶寬被沖突和退避延遲消耗了。實際上，一條共享10Mbps以太網絡通常只能提供2～4Mbps的吞吐量給所連接的各個站點。33二、工作原理以太網的性能（2）PerformanceofEthernet(2)隨著網絡利用率的增加，特別是如果有許多站點爭用時,可能出現過載情況。此時，網絡的吞吐量將急劇下降，信道容量的大部分被CSMA/CD算法耗費掉，只有極小部分用于傳送有用的數據。為什么一個共享的以太網要求站點數不得超過1024個，原因就在此。許多工程師以利用率達到40%作為LAN過載的臨界值。利用率較高的LAN將出現高沖突率，傳輸時間也極可能變化很大（由于退避）。使用網橋或交換機將LAN分成兩個或更多個沖突域將是極其有益的。34二、工作原理時隙SlotTime為了確保所有站點都能在發送站完成發送前開始接收到幀，以太網規定了最小幀長（如要求每個幀有效長度不小于64個字節）。最小幀長與網絡跨距、所用的傳輸媒體類型以及信號達到LAN的最遠端時需要通過的中繼器的數目有關。所有這些因素定義了一個稱為“以太網時隙”的參數。帶寬為10Mbps或100Mbps的以太網時隙為512比特（64字節，對10Mbps以太網為51.2微秒）時間，帶寬為1000Mbps的以太網時隙為4096比特（512字節）時間。35二、工作原理以太網工作原理：退避重發

RetransmissionBack-Off在一個繁忙的網絡上，如果所有站點在沖突發生后都試圖立即重發，肯定會引起所謂“二次沖突”。所以，要求采取措施將同時重發的概率降低到最小。以太網技術使用的是所謂“隨機退避時間”，即每個站點選擇一個隨機數，乘以時隙時間（即最小幀長時間51.2微秒）。規定重發前必須先等這一個隨機時間。退避算法中還規定須對重發次數（N）進行計數，并將最大重發次數限定為16次，即16次沖突后站點將放棄發送，并報告一個錯誤。每次重發時,發送站點先構造一個數列:{0,1,2,3,4,5,...L}，其中L為2K-1，K=N，K≤10。然后從該數列中隨機取一個數R。發送站點退避等待（延遲發送）時間為Rx時隙時間，即Rx51.2微秒（對10Mbps以太網）。36二、工作原理二進制指數退避算法

BinaryExponentialBackoffAlgorithm當網絡中出現沖突時，發生沖突的發送站點將延遲（退避）一個時間（由退避算法決定）后才能重發。退避算法要求每個發送站點在試圖重新傳輸前必須等待的時間應為時隙（51.2微秒）的整數倍。該整數的取值則由下式決定：

0≤R＜2K-1，式中K=min(N,10)變量K實際上是沖突的次數，只是最大值為10。所以，R的范圍是0至1023（K=10時）。R的實際取值是由每個以太網站點的隨機程序決定的。隨著連續沖突次數的增加，可能產生的退避時間范圍將呈指數增加。規定最大重發次數不超過16次。37二、工作原理退避示例

Exampleforbackoff在兩次沖突之后,N=2，于是K=2，數列范圍為{0,1,2,3}，表明再次沖突的概率為四分之一。對應的等待時間則為{0,51.2,102.4,153.6}微秒中的一個。在三次沖突之后，N=3，數列范圍為{0,1,2,3,4,5,6,7}，表明再次沖突的概率為八分之一。而在四次沖突之后，N=4，數列范圍變成{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15}，表明再次沖突的概率為十六分之一。ATC系統概述39主要內容

一

硬件結構及協議二

工作原理三

以太網相關要點40三、以太網相關要點IEEE802.3幀格式IEEE802.3FrameFormat前同步字段：56個0和1交替出現的比特幀起始字段：幀起始字界符（10101011）幀的總長度:64至1518字節(從目標地址到幀校驗字段)PA1010…1010前同步碼SFD10101011幀起始DA目標地址SA源地址L數據字段長度DATA數據PAD幀填充FCS幀校驗41三、以太網相關要點IEEE802.3幀格式IEEE802.3FrameFormat前同步字段：用于接收方進行位同步幀起始字段：標明幀開始處，并使接收方得以確定幀其余部分第一個比特的位置目標地址和源地址字段：可以是唯一的物理地址\組地址\全局地址長度/類型字段：LLC子層數據長度，或者是信息類型，取決于該幀是按IEEE802.3標準，還是按早期的以太網標準LLC數據字段：由LLC子層提供的數據單元填充字段：使幀有足夠長度以便進行沖突檢測幀校驗字段：除前同步、幀起始和幀校驗三個字段外，其余字段的32位循環冗余碼42三、以太網相關要點最大幀長度MaximumFrameLength任何長度超過1518字節的幀被稱為“超長幀”，將被接收站自動丟棄。43三、以太網相關要點最小幀長度MinimumFrameLength任何長度小于64字節的幀被稱為“沖突碎片”或“殘余幀”，將被接收站自動丟棄。44三、以太網相關要點以太網的幀類型EthernetFrameTypes802.3的幀格式PA1010…1010前導SFD10101011幀起始DA目標地址SA源地址L長度DATA數據PAD幀填充FCS幀校驗PA1010…1010前導11同步DA目標地址SA源地址類型DATAPADFCS幀校驗MAC控制操作碼(2字節)控制碼參數(60字節，不足填0)

62位2位6字節6字節2字節46-1500字節4字節

類型值不超過1500時，表示數據字段長度；等于8888（十六進制）時，表示MAC控制幀，等于8100（十六進制）時，表示VLAN-tagged（標識）幀，用來輔助路由和網絡管理。值為其他時，表示非標準的專用幀。以太網的幀格式三、以太網相關要點以太網MAC子層：如何工作PA1010…1010前導SFD10101011幀起始DA目標地址SA源地址L數據字段長度DATA數據PAD幀填充FCS幀校驗發送過程最開始是生成正確的前導/SFD序列，接著是真正的幀內容（包括DA，SA，長度/類型以及數據），最后是作為FCS字段的計算出的CRC序列。MAC層可有效地將主機（計算機）傳遞給它的面向字節的數據進行轉化，并將其串行化為可在網絡介質上進行傳輸的位流。三、以太網相關要點以太網MAC子層：如何工作PA1010…1010前導SFD10101011幀起始DA目標地址SA源地址L數據字段長度DATA數據PAD幀填充FCS幀校驗接收過程MAC層將輸入的位流重新轉化為由字節構成的幀。MAC層檢查所接收到的位流，找出幀起始位置，并丟棄前導和幀起始SFD字段。然后MAC層將所接收幀中的目標地址字段值與并與本機的MAC地址進行比較。如果不匹配，便丟棄接收幀。如果匹配則將對所接收的幀獨立計算其CRC值，并將計算結果與從接收幀FCS字段（最后4個字節）中值CRC比較。如果彼此不匹配，MAC層就發出“出錯”報告。如果正確，就將數據字段上傳給LLC子層。三、以太網相關要點MAC地址MACAddressMAC地址又稱硬件地址或物理地址。使用MAC地址的不是以太網就是令牌環網。硬件地址為48位，寫成12個十六進制數字。書寫時可以不帶連字符(如0800200070DF)，亦可帶一個連字符(080020-0070DF)，不過規范的寫法是每個字節用一個連字符(如08-00-20-00-70-DF)。MAC地址有六個字節的信息，常用十六進制表示，前三個字節為網絡設備生產廠商代號，后三個字節為廠商分配到設備上的序列號，如下：廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel廠商代號00000C02608C08000908002008005A00AA00三、以太網相關要點關于MAC地址MoreaboutMACAddress每個MAC地址在全球都是唯一的。如果生產商用完了分配的標識數字，它總是能夠得到新的前綴。FF-FF-FF-FF為廣播地址。幀結構中SA(源地址)不可為廣播地址。檢測本機MAC地址的方法：◆使用winipcfg命令（適配器地址）◆使用ipconfig命令(PhysicalAddress)三、以太網相關要點以太網地址的傳送TransmittinganEthernetAddress三、以太網相關要點以太網卡EthernetCards【類型】

常用網卡類型總線規格適用機型

NE1000及兼容卡（8位）ISA總線IBM-PC、XTNE2000及兼容卡（16位）ISA總線286（AT）至486NE3200及兼容卡（32位）EISE總線EISA總線PCVL總線卡（32位）VESA總線486DX/2-66等

PCI總線卡（32/64位）PCI總線Pentium以上等注意·用于無盤工作站時，應另配一只遠程引導芯片（PROM）【網卡接口形式】

AUI插座(15芯)

10BASE5(粗纜以太網用，接收發器上DIX連接頭）

BNC插頭(卡式)10BASE5與10BASE2(粗、細纜以太網用，接T形頭)

TPI插座

10BASE-T(雙絞線以太網用，接RJ-45雙絞線接頭)三、以太網相關要點以太網電纜標志Concisenotation同軸電纜（每個網段最大長度500米）電纜上傳輸的信號是基帶信號（數字信號）傳輸速率為10Mbps同軸電纜（每個網段最大長度3600米）電纜上傳輸的信號是寬帶信號（模擬信號）傳輸速率為10Mbps50Ω同軸電纜（基帶傳輸型）

10BASE575Ω同軸電纜（寬帶傳輸型）

10BROAD362185米—F光纖—T雙絞線信道復用和多址方式53主要內容

一

概述

二

頻分復用

三

時分復用

四

碼分復用

五

多址技術1.信道（多路）復用54一

、概述目的：在一條鏈路上傳輸多路獨立信號基本原理：正交劃分方法

3種多路復用基本方法：

頻分復用（FDM）時分復用（TDM）碼分復用（CDM）1.信道（多路）復用55一

、概述頻分復用原理f1f2fNOOO

1.信道（多路）復用56一

、概述時分復用原理t1t2tNOOO

1.信道（多路）復用57一

、概述碼分復用原理t1t2tNOOO

1.信道（多路）復用58一

、概述

3種多路復用新方法：

空分復用(SDW)（智能天線）極化復用(PDW)（衛星通信）波分復用(WDM)（光信號）2.多址接入技術59一

、概述目的：多個用戶共享信道、動態分配網絡資源。方法：頻分多址、時分多址、碼分多址、空分多址、極化多址以及其他利用信號統計特性復用的多址技術。3.信道復用與多址技術的區別與聯系60一

、概述（1）聯系多址技術是在信道復用的基礎上實現的；信道復用和多址技術都包含多路信號復合、傳輸和分割的過程。（2）區別信道復用是靜態的，研究信道如何劃分的問題；多址技術是動態的，研究如何區分用戶的問題。信道復用和多址方式62主要內容

一

概述

二

頻分復用

三

時分復用

四

碼分復用

五

多址技術63二、頻分復用定義：就是將信道的總帶寬合理劃分成若干個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸1路信號。

方法：對應子頻帶的頻率要求選擇N個載波，在發送端對N路信號分別進行調制，在接收端將此N路信號分別解調出來。注意：（1）劃分子頻帶的時候要留出保護頻帶以防止鄰路信號之間相互干擾；（2）調制方式一般選擇SSB方式，以節省帶寬。64二、頻分復用(a)發送端原理方框圖12.3~15.4kHz16.3~19.4kHz12kHz20kHz16kHz多路信號輸出相乘帶通低通話音輸入1f1相乘帶通低通話音輸入2f2相乘帶通低通話音輸入3f3300~3400Hz300~3,400Hz300~3,400Hz12kHz16kHz20kHz基帶語音信號300–3,400Hz12.3–15.416.3–19.420.3–23.4f/kHz065二、頻分復用多路信號輸入(b)接收端原理方框圖話音輸出1話音輸出2話音輸出3相乘低通帶通f1相乘低通帶通f1相乘低通帶通f112.3~15.4kHz16.3~19.4kHz20.3~23.4kHz3400Hz3400Hz3400Hz16kHz20kHz12kHz66二、頻分復用頻分復用實例：國際電信聯盟建議前群：又稱3路群。由3個話路經變頻后組成，得到頻譜為12～24kHz的前群信號；基群：一基群由12路話路構成，占用48kHz帶寬，位于60~108kHz之間；超群：一超群由5個基群60路話路組成，占用240kHz的帶寬，位于312~552kHz；主群：一主群由10個超群600路話路組成，占用2.4GHz的帶寬，位于812～2044kHz。67二、頻分復用12路群的多級調制調制器48k三路復用BPF1224調制器60k調制器72k調制器84kBPFBPFBPF6072728484969610860108124356789101112信號三路復用三路復用三路復用68二、頻分復用頻分復用的主要缺點：－－要求系統的非線性失真很小，否則將因非線性失真而產生各路信號間的互相干擾；－－用硬件實現時，設備的生產技術較為復雜，特別是濾波器的制作和調試較繁難；－－成本較高。信道復用和多址方式70主要內容

一

概述

二

頻分復用

三

時分復用

四

碼分復用

五

多址技術71三、時分復用1.時分復用原理

將時間分為若干個互不重疊的小時段（時隙），各路信號占用各自的時隙，合路成一個復用信號。2.基本特點TDM在時域上各路信號是分割開的，但在頻域上各路信號是混疊在一起的，與FDM相反。TDM容易用數字電路實現，因而也容易集成。而FDM要使用調制解調器和濾波器，所以集成比較困難。72三、時分復用NNsi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通Ns1(t)s2(t)1幀T/NT+T/N2T+T/N3T+T/N同步旋轉開關s1(t)s2(t)s2(t)s1(t)sN(t)sN(t)時隙1旋轉開關采集到的信號信號s1(t)的采樣信號s2(t)的采樣時分多路復用原理73三、時分復用時分復用原理圖示tttt74三、時分復用時分復用時隙分配和幀結構12n12n12TTc時隙長度幀周期75三、時分復用3.PCM一次群幀結構一幀有32路時隙，TS0，TS1，…，TS31。TS0用于幀同步，TS16用于話路信令。每路時隙包含8個碼元，一幀為256個碼元。每路信號的抽樣頻率為fs=8kHz，每幀的時間長度為Ts=125

s。每16幀組成一個復幀，F0，F1，…，F15。復幀的頻率為8kHz/16=500Hz，復幀的周期為125

s×16=2ms，每幀的TS16可傳輸兩個話路的信令。每幀32路時隙中30個用于傳輸話路信號，故稱PCM30/32系統。76三、時分復用3.PCM一次群幀結構PCM一次群幀結構圖示16幀，2.0msF0F15F14F13F12F11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F1TS31TS30TS29TS28TS27TS26TS25TS24TS23TS22TS21TS20TS19TS18TS17TS16TS15TS14TS13TS12TS11TS10TS9TS8TS7TS6TS5TS4TS3TS2TS1TS032路時隙，256bit，125μs×0011011×111111A1偶幀奇幀幀同步時隙信令時隙話路時隙77三、時分復用3.PCM一次群幀結構隨路信令TS31TS30TS29TS28TS27TS26TS25TS24TS23TS22TS21TS20TS19TS18TS17TS16TS15TS14TS13TS12TS11TS10TS9TS8TS7TS6TS5TS4TS3TS2TS1TS000001A211abdabcdcabdabcdc信令時隙F1F15CH1CH16CH15CH30F0同步信令信令78三、時分復用4.復接定義：時分復用的PCM系統中，把兩路或兩路以上的低速數字信號合并成一路高速數字信號的過程稱為數字復接。79三、時分復用4.復接目的：解決來自若干條鏈路的多路信號的合并和區分；復接與分接：將低次群合并成高次群的過程稱為復接；反之，將高次群分解為低次群的過程稱為分接；關鍵技術問題：多路TDM信號時鐘的統一和定時問題。80三、時分復用5.碼速調整低次群合成高次群時，需要將低次群信號的時鐘調整一致，再作合并。為此，要增加一些開銷。例如，一次群的速率是2.048Mb/s，4路一次群的總速率應該是8.192Mb/s，但是實際上二次群的速率是8.448Mb/s，這額外的256kb/s中就包括碼速調整所需的開銷。81三、時分復用5.碼速調整碼速調整方案：有多種。如：正碼速調整、負碼速調整、正/負碼速調整等；82三、時分復用5.碼速調整正碼速調整法：其基本原理為：復接設備對各路輸入信號抽樣時，抽樣速率比各路碼元速率略高。出現重復抽樣的情況時，需減少一次抽樣，或將所抽樣值舍去。83三、時分復用5.碼速調整(a)(b)(c)正碼速調整時的抽樣

(a)輸入碼元波形 (b)無誤差抽樣時刻

(c)速率略高的抽樣時刻84三、時分復用5.碼速調整支路比特率(kb/s)2048支路數4幀結構比特數幀同步碼(1111010000)向遠端數字復用設備送告警信號為國內通信保留自支路來的比特碼速調整控制比特Cj1(見注)自支路來的比特碼速調整控制比特Cj2(見注)自支路來的比特碼速調整控制比Cj3(見注)用于碼速調整的比特自支路來的比特第I組第1至10b第11b第12b第13至212b

第II組第1至4b第5至212b第III組第1至4b第5至212b

第IV組第1至4b第5至8b第9至212b幀長每支路比特數每支路最大碼速調整速率標稱碼速調整比848b206b10kb/s0.42485三、時分復用5.碼速調整話路時分復用技術標準（ITU）準同步數字體系（PDH）E體系（我國大陸、歐洲采用）T體系（美國、日本等地采用）同步數字體系（SDH）86三、時分復用5.碼速調整準同步數字系列（PDH）——E體系層次比特率（Mb/s）路數（路

64kb/s）E

12.04830E

28.448120E

334.368480E

4139.2641920E

5565.148768087三、時分復用5.碼速調整準同步數字系列（PDH）——T體系層次比特率（Mb/s）路數（路

64kb/s）T

11.54424T

26.31296T

332.064（日本）48044.736（北美）672T

497.728（日本）1440274.176（北美）4032T

5397.200（日本）5760560.160（北美）806488三、時分復用5.碼速調整準同步數字系列（PDH）——T體系130

(30路

64kb/s)一次群2.048Mb/sPCM復用設備1

4路

2.048Mb/s二次群

8.448Mb/s二次復用4復用設備三次群

34.368Mb/s三次復用復用設備144路

8.448Mb/s

五次復用復用設備五次群

565.148Mb/s4路

139.264Mb/s

四次群

139.264Mb/s復用設備144路

34.368Mb/s

四次復用E體系結構圖89三、時分復用5.碼速調整同步數字體系體系結構（SDH）信息是以“同步傳送模塊STM”傳送的。同步傳送模塊(STM)由信息有效負荷和段開銷SOH組成塊狀幀結構，其重復周期為125μs。SDH的速率等級等級比特率(Mb/s)STM-1155.52STM-4622.08STM-162,488.32STM-649,953.2890三、時分復用6.主要優點SDH和PDH的關系將若干路PDH接入STM-1內，即在155.52Mb/s處接口。這時，PDH信號的速率都必須低于155.52Mb/s，并將速率調整到155.52上。例如，可以將63路E-1，或3路E-3，或1路E-4，接入STM-1中。信道復用和多址方式92四、碼分復用1.基本原理（1）碼組正交的概念：設x和y表示兩個碼組：式中i=1,2,…,N93四、碼分復用1.基本原理（1）碼組正交的概念：互相關系數定義：兩碼組正交的必要和充分條件:94四、碼分復用1.基本原理（1）碼組正交的概念：例如：0000-1+1+1+1+1-1-1-1s3s1s2s4正交碼組tttt95四、碼分復用1.基本原理（1）碼組正交的概念：四路碼分復用原理方框圖：

mi

si＋s1m1

s2m2

s3m3

s4m4

積分m1m2m3m4s4

s2

s1

s3

積分積分積分96四、碼分復用1.基本原理（1）碼組正交的概念：四路碼分復用波形圖： 四路碼分復用波形圖TTTTTTttt(c)mi(t)

si(t)(b)si(t)(a)mi(t)t(d)

mi

si(e)(

mi

si)sit(f)

(

mi

si)sidttttttttttttttttt97四、碼分復用1.基本原理正交碼——哈達碼（Hadamard）矩陣2階哈達碼矩陣2階哈達碼矩陣簡潔表示階數為2的整冪的哈達碼矩陣的遞推公式98四、碼