信道共享技术

数据通信原理王巍[e-mail]哈尔滨工程大学6信道共享技术信道共享技术提出背景点对点的连接方式成本高降低利用率共享方式CPUI/OMODEMMODEMMODEMT1Tn高速线路CPUI/OT1Tn低速高速线路接口集中器分支连接方式（点到多点）集线器连接方式信道共享技术的原理理论基础——信号分割原理时间——时域频率——频域码型——数字基带信号多路信号可分割的充要条件各路信号应相互线性无关信道复用的基本思想利用一个信道传输多路信号。信道复用技术信号复合信号传输信号分离信号的正交化（线性无关）设计和正交分离是实现多路复用的关键技术信道复用技术原理复合信道信号设计D1DK:::S1(t)SK(t):::发送端X1(t)XK(t)信号识别R1::::接收端RKS1(t)SK(t)信道共享技术的分类电信与计算机中的信道共享技术按信号分割技术分类按接入共享信道的控制方式分类电信与计算机中的信道共享从电信的角度看，多路复用技术就是把许多路信号在同一信道上传输技术从计算机的角度看，术语“多路复用”也用于其它数据处理系统的连接信号分割技术给各路信号打上记号(差别)，复合在被共享的信道上传输，接收端根据各路信号的记号解复合，最终实现了信道多路复用信号之间的差别一般是频率、波长、时间或码型结构的不同接入共享信道的控制方式集中器或复用器与主机相连方式多点接入技术......主机从机(a)多点线路(b)总线网(c)环网CPUI/OT1Tn低速高速线路接口集中器时分多路复用（TDM）同步时分多路复用用户ABCDABBCCDAD同步时分多路复用器被共享的高速线路至远地计算机ΔtTΔt统计时分多路复用（STDM）统一时分复用器高速线路至远地计算机ABCD用户AABBCCD时间频分多路复用（FDM）频带1频带3频带5频带7频带11频带2频带4频带6频带8频带9频带10频带12ABCDABCDABCDAB(a)(b)警戒频带区频率时间时分复用频分复用波分多路复用（WDM）单模光纤传输速率一根光纤上复用两路光载波信号一根光纤上复用80路或更多路数的光载波信号密集波分复用DWDM（DenseWDM）波分多路复用技术原理复用器复用器012345671550nm1551nm1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm8×2.5Gb/s1300nm8×2.5Gb/s1300nm1550nm1551nm1552nm1553nm1554nm1555nm1556nm1557nm0123456720Gb/sEDFA120km码分多路复用（CDMA）既共享信道的频率,也共享时间最早用于军事优点抗干扰能力强隐蔽性好容量大用于民用通信系统容量大（是GSM的4～5倍）手机平均发射功率低码分多路复用（CDMA）码片的概念每一个bit时间在划分为m个短的时间间隔，通常m为64或128码片举例（m=8）比特1对应码片00011011比特0对应码片11100100扩频效应每个bit要变成m个bit码片，相当于把原来的频带宽度提高了m倍码分多路复用（CDMA）每个站分配的码片不仅必须各自不同，并且还要互相正交。接收站必须知道发送站所特有的码片序列，接收站用码片向量与接收到的信号做内积，最后即可过滤出发送站发送的信号。总线结构多机系统的信道共享技术总线结构的优点结构简单可以实现多种通信方式总线分配策略选择型预约型竞争型令牌控制型选择型——中心询问型询问操作P选择操作S特点简单、易实现、可靠从站之间无直接的数据通路询问操作顺序固定选择型总线接入控制主站从站1从站NPS选择型——轮转询问总线控制器次站ABN-1Ninoutgo-headgo-head选择型——中断驱动方式总线以上所介绍的两种询问是总线中的次站均处于完全被动的地位未收到主站询问命令，不得发送信息对无信息发送的次站，响应带来额外开销各次站有信息发送时，便向控制器发出中断请求信号软件变得复杂预约型总线接入控制频分多重访问技术用于宽带局域网络同步时分多重访问技术把单位时间分成固定长或可变长的时隙异步时分多重访问技术时隙分配表预约型总线接入控制集中预约式访问技术重负载下有效，轻负载时只有少数站点要发送数据，预约阶段浪费的时间所占比例太大轮转预约式访问技术为了改进集中式预约访问，提出了轮转预约方式，它的主要特点是，某站预约申请成功后，立即发送数据竞争型总线接入控制访问时机不监听方式随机不监听方式按时隙发送1监听方式P坚持监听方式冲突检测重发策略随机策略二进制指数退避算法ALOHA系统产生于60年代末，夏威夷大学是一个无线电网络争用型网络允许多个节点用简单而灵巧的方法，准确地在同一个频道上进行传输使用该频道的站愈多，发生碰撞的机率愈高，从而导致传输延迟增加和信息流通量降低以太网有待发帧吗？信道忙吗？发送冲突吗？发送完吗？结束计算退避时间T=AR2N加强冲突停止发送冲突过多吗？YYYYYNNNN令牌总线的接入控制1976年，美国DataPoint公司研制了总线的令牌接入控制网络控制特点拓扑结构为总线系统中只设一个令牌令牌总线的接入控制15121521222530总线逻辑环