2022年通信网络技术 .pdf

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1、1.264 第 21 讲通信网络技术 : 光纤 , 卫星, 蜂窝电话 , 电缆调制解调器 , DSL 网络技术*我们刚刚已经涵盖了播送, 交换 / 路由和物理设备的基本组成部分*我们接下来讲涉及: - 远距离网络 ( 第 1-2 层 ), 在这节和下节讲课里- 局域网 ( 第 1-2 层) 在下次课的末尾-更高层次的协议 (TCP/IP 在第 3-4 层) 在下下次课讲- 本地和远距离网络的相互连接,主要靠路由器 ( 一层 3 个设备 ) 在下下次课讲- 一些其他的远距离网络(第 3 层替换物 , 用 TCP/IP 协调工作 ) 在下下次课讲*事实上 ,TCP/IP 作为统治性的协议在所有这些

2、技术上运行- 比起 10 以前根本不同 , 当时有许多协议在使用光纤*在通信中继线中共同的光纤操作: - OC-48 到 OC-192 (2.5 到 10 Gb/s) 在单独的一对光纤上*分离的接受和传输路径 ( 没有回路 ) - 32,000 到 128,000 64kb/s 回路用来传输声音或数据- 给单独顾客的最大的回路是OC-1 (T-3) 或 50Mb/s *花费大约是 $10,000-20,000/月 cross-country 并在逐渐下降- 全国性的系统 : *典型的 48- 光纤束涵盖了25,000 英里的网络*有这些的若干 , 更多的正在被建造中*每 2-50 英里有一个中

3、继器, 放置在通信建筑物中- 变化的路由 , 一个可靠性问题 ( 主要是光纤切断 ) *道路的权力被限制了; 多种运输工具通常都会遇到相同的运输损耗情况- 由于基本的物理特性, 纤比同轴电缆 , 铜电缆或其他的的电子设备*在一个地方同时可以有许多个玻色子 ( 光子 ) * 在一个地方同时只能有一个介子( 夸克对 , 就像电子 ) - 黑光纤总体上不可用: 用户的问题典型的光纤系统S-保护开关MUX- 复用器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - -

4、 - - - - - - R-再生器由 MIT OCW 绘制 . 激光被用在高带宽的光纤, 低带宽的 LED上单模式光纤用在高带宽上: 10 微米直径 , 低消耗率 ( 几乎不需要中继站), 100 x 带宽多模式光纤用在低带宽上: 62微米直径波分多路复用 : 多种颜色来增加容量卫星通信*光纤占支配地位 , 在下列例外情况使用卫星: - 光纤无法到达的地方 ( 偏远地区 , 海洋 ) 为了传输声音 , 数据- 广播 ( 视频 ) - 移动用户 ( 卡车, 船只 , 寻呼机 ) - 全球定位系统 (GPS) - 低带宽 ( 例如 . POS 终端 ) 覆盖一片广阔区域- 非常长的回路 ( 对比

5、光纤而言有效的花费) *卫星的缺点- 地球卫星达到1/4 秒的延迟 , 如果多重跳跃的话会更长- 可靠性更低 , 低带宽卫星应用*INMARSAT - 海运数据连接 , 有时候也用在陆地上的偏僻区域*直接广播卫星 (DBS) - 200 频道 , 数字视频信号的专有压缩*标准 TV 信号速度是90 Mb/s; 标准压缩到 45Mb/s - 试图利用未使用的频道提供 ISP 服务*通过卫星的国际航空器呼叫- 国内航空器服务使用地表基站*VSAT ( 甚小天线口径终端) 被用作低带宽应用 (9.6-56kb/s) - 例如, 智能销售点- 大型丑陋的盘子 (BUDs), 典型的直径是 2 米*全球

6、定位系统 (GPS), 远程感应移动 ( 蜂窝 ) 电话*我们涉及美国技术和实践 ( 欧洲的 GSM 不同 ) *一个蜂窝电话是一个收音机*在蜂窝电话出现以前, 曾有移动式收音机, 每个城区有一个发射塔和大约 25 个频道- 车载电话必须提供高功率但是几乎没有使用* 蜂窝电话把一个城区分割成多个单元, 获得了多得多的通信容量*在标准蜂窝无线电频谱带中有832 个频道-A波段用作有线携带器 (LECs) -B波段用作无线携带器- 在美国 , 有 5 个或更多的频带通过拍卖被分配给新的携带器- 模拟和数字电话都在使用- 电话可以在1,664 个频道中的任何一个操作*双模式电话可以操作数字信号也可以

7、操作模拟信号* 蜂窝交换被称为移动电话交换局, 或 MTSO 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 功能和标准交换机一样, 加入了蜂窝间移交在蜂窝电话中的频率重复使用. 由 MIT OCW 绘制 . 每个蜂窝使用了总频道的1/7= 119. *模拟呼叫占据两个频道: 60 频道 /蜂窝*每个数字呼叫占据了大约 2/3 个频道 : 180 频道 / 蜂窝频率重复使用 , 续. *由于地形 , 需求,建筑物 , 水,

8、简单的模式几乎无法维持*每个蜂窝中 , 为 n 个频道重复这种模式- 可以得到合理的最大值:为一个携带器 (A 或 B)每个蜂窝 70 个频道- 绝对最大值 : 每个蜂窝 128 频道*频道指派是一个有趣的优化问题- 整数编程 , GIS (DTM, DLG), 无线电工程 , - 在一个蜂窝内部可以分成3 个 120 的扇形*诊断单元困难也是一个有趣的问题- 使用 GIS, 网络分析家对发射塔数据匹配困难报告蜂窝通信技术*模拟蜂窝 : FDMA ( 频分多路复用存取) *数字蜂窝 : -TDMA ( 时分多路复用存取 ). -CDMA ( 码分多路复用存取 ). - GSM: 带有数据支持的

9、TDMA ,加密- PCS (个人交流服务 ) 是一个行销术语 : PCS 携带器使用 TDMA, CDMA 或 GSM *竞争者 , 带有城市 , 农村区域覆盖 : - Nextel, 在 SMR 波段 ( 不同的频率 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - - 分页的 , 数值的或字母数字表的. 绝大多数是陆地的, 一些是卫星 . - 卫星电话 : 昂贵的 , 还不可行 (LEO 保持了高的呼叫质量, 但是需要许

10、多卫星) 移动数据*通常的调制解调器不起作用- 太多的噪声- 在连接开始的时候没有拨号音*对于长文件 , 蜂窝调制解调器有效- 回路交换的连接 , 较高的最小负荷*蜂窝数字包数据 (CDPD) 和现在的 GPRS 使用真实的数据包- 对于短消息有效 ( 警察 , 出租车 , 一些遥控传感器 ) - CDPD 是 TCP/IP 变体 , 工作在 19.2 kb/s; GPRS 在 60-100 kb/s - 主要预料到的使用是传输, 但它还未发生*移动用户目前遵循不同的策略: - 蜂窝调制解调器用来长距离连接- CDPD, GPRS 或 SMR 对于较短数据传输可用- 在乡村地区使用卫星- 国际

11、间使用 PCS (GSM调制解调器- 在城区的热区域使用 WiFi . 在接下来 2 年内 WiMax到来 . 有线电视*运行携带声音 , 数据和视频*广播视频在 CATV中是主要内容-VOD 或 NVOD (视频点播 ) 是投机性质的 , 但是如果它发生了, 会使光纤设备和高速数据网络可用- 虽然如此 ,DBS 是有限的 CATV 需求- 许多在美国的CATV 是模拟的 , 单路设备- CATV 在大约 1 亿家庭中使用 , 服务 5 千万人*CATV 网络和电信网络是完全不同的- 共享的 , 而不是从用户到交换机/ 前端的专有连接- 在许多区域的更低质量建设, 太多的 amps , 逆流的

12、噪声 , 糟糕的操作 ( 在典型的有线设备上的 5 英里限制 ) - 虽然如此 , 一些主要城区CATV 是可供效仿的通过铜绞线的通信公司 (ADSL, VDSL) *非对称数字用户线 (ADSL) - 由 LEC 或 IEC 提供- 0.5 到 1.5 Mb/s的速度 , 通过已存在的铜绞线到用户- 最大范围是18,000 英尺-ADSL 调制解调器使用铜绞线上的1MHz 的带宽 (DMT ADSL) *0-4kHz 是常规语音频道*在第一个上的每4kHz 的波段有一个 28.8的调制解调器频道*在全速情况下 , 许多 4kHz 波段由于噪声不可用*调制解调器使用标准技术 ( 事实上两个标准

13、 !) *在电信交换机处 , 需要匹配的调制解调器; 电信公司是 ISP - VDSL 在 3,000 英尺距离范围内速度是 6Mb/s ; 需要到附近的光纤*打算给到家庭的视频使用: 4个 MPEG-1 通道名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 总结 : 电信技术数据技术带宽错误率距离光纤45 Mb/s + 10-14 任意蜂窝 19.2 kb/s 10-6 从基站 5 英里卫星9.6 kb/s 10-6 1000 英里CATV 1 Mb/s 10-10 从基站 5 英里 DSL 1 Mb/s 10-10 从 CO 3 英里 1.5Mb/s 除了光纤所有都是存取技术; 光纤是 linehaul和采取技术. 较低的光纤和线路错误率对于网络协议和Internet是至关重要的 , 就像我们今天所熟知的那样. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -