【通信网】 - 【通信网】传输与交换（一） - 《通信系统》

2.1 传输技术

现代通信网的硬件组成从功能角度可分为三部分：
- 传输系统（传输技术）
- 交换设备（交换技术）
- 终端设备（接入网技术）
  2.1 传输技术
  2.1.1 概述
传送、传输概念
- 传送(Transport) 是从信息传递的功能过程角度来讲的，是逻辑功能的实现
- 传输(Transmission) 是从信号通过具体物理媒质进行信息传递的物理过程角度来讲的，是具体的物理实现
传送网、传输网概念
- 传送网是指在不同地点的各节点之间完成信息传递功能的网络，是网络逻辑功能的集合
- 传输网是具体实际设备组成的网络
传输网的组成
- 由传输媒质和传输系统组成的。
- 传输媒质和传输系统在终端设备与交换节点之间及交换节点相互之间链接起来而形成网络，完成信号传输
传输系统的组成
- 传输设备(接收设备和发送设备)
- 传输复用设备
- 传输系统有
  - 光纤传输系统
  - 数字微波系统
  - 无线传输系统
  - 卫星传输系统
传输信道的构成
- 传输媒介
- 传输收发设备
信道复用
- 信道通常采用复用技术，以提高信道效率
- 传输信道一般用带宽和速率等性质来描述
接入、接入网
- 接入：是指将用户终端接入到网络(核心网)
- 接入网：接入网:就是用户终端到核心网之间的通信设施所构成的网络
从物理实现的角度来讲，接入与传输技术包括:
- 传输信道(传输媒质、信道复用技术)
- 传输系统(及传输节点设备)
- 传输方式
- 接入设备和接入技术
- 传输质量标准
传输技术的要求(从通信质量和通信容量两方面考虑)
- 尽量扩大传输距离，尽可能减小衰减，降低噪声
- 采用多路复用技术，以提高传输线路的利用率
- 扩大传输带宽，提高传输容量
- 高速数据率，即在尽可能小的带宽内以尽可能高的数据率进行传输
通信网的三种主要传输方式
- 光纤通信
- 卫星通信
- 移动通信
  2.1.2 传输信道
信道：信息的传输通道。包含具体的传输媒质、发送设备和接收设备
传输信道的分类：
- 模拟信道和数字信道(信号形式)
- 专用线路和交换网线路(有无交换)
- 频分、时分或码分信道(复用技术)
- 有线信道和无线信道(传输媒质)
传输媒质分类
- 传输媒质就是通信线路，可分为有线和无线两大类
- 有线传输
  - 指电磁信号或光信号在某种有形传输媒质(传输线)上传输
  - 包括电缆和光纤
  - 广泛使用的电缆主要有双绞线电缆和同轴电缆
  - 有线通信技术典型代表是光纤通信(有线光通信)
- 无线传输
  - 指电磁信号在自由空间(大气层、对流层、电离层等)内传输
  - 通信容量与电磁波频率成正比地增大
  - 无线通信技术的典型代表是:
    - 移动通信
    - 微波通信
    - 卫星通信
    - 激光通信(无线光通信)

有线传输媒介
- 对称电缆：平衡电缆、双绞线电缆
  - 由若干条扭绞成对(双绞线)或扭绞成组的绝缘芯线构成缆心，外面再包上护层组成的。导电材料通常用铜。
  - 双绞线为两根线径各为0.32~0.8 mm的铜线，经绝缘等工艺处理后，绞合而成。通常将多对双绞线形成缆，就构成了对称电缆。
  - 双绞线分为:
    - 非屏蔽双绞线(UTP: Unshielded Twisted Pair)
    - 屏蔽双绞线(STP: Shielded Twisted Pair)
  - 特点：对称电缆幅频特性是低通型(0~几百千赫兹)
  - 缺点：串音随频率升高而增加，因而复用程度不高
  - 用途：用在市话用户线路和局域网中，传送话音和数据
- 同轴电缆：由若干个同轴对和护层组成，同轴对由内、外导体及中间绝缘介质组成。导电材料采用铜。
  - 特点：同轴对的幅频特性呈带通型，在带内随频率升高而上升缓慢；同轴对间串音较小，且随频率升高而下降，适合于高频传输
  - 优点：同轴电缆是不对称结构，无发射损耗，亦少受外界干扰影响，有很好的传输质量和可靠性。传输带宽较大，传输容量也较大
  - 缺点：同轴回路的特性阻抗不均匀，影响传输质量。同轴电缆耗铜量大，施工复杂，建设周期长
  - 用途：主要用于有线电视系统和移动通信系统的天面馈线
- 光缆：由缆芯、加强构件和护层组成。光缆中传送信号的是光纤，若干根光纤按照一定的方式组成缆芯。光纤由纤芯和包层组成，纤芯和包层的折射率不同，利用光的全反射使光能在纤芯中传播。
  - 特性：
    - 光纤传播是一种波导式传播，用特种玻璃纤维构成介质波导，光波沿玻璃丝传播。由于各层的介电系数不同，传播时，光波基本不外漏。
    - 光波是一种频率在10^14Hz左右的电磁波，波长范围在近红外区内。
  - 优点：
    - 传输频带宽，传输速度高(可高达1014b/s以上)误码性能好( 误码率优于10-9)，通信容量大
    - 损耗低，尤其是1. 55 μ m附近，衰耗值可低至0. 2dB/km，中继距离可达50km
    - 光纤是非金属材料，不受电磁干扰，无串音
    - 线径细、重量轻、资源丰富、成本低
  - 应用：
    - 是大容量、长距离数字信号传输的最佳信道
    - 相应的传输系统：光纤通信系统
    - 光缆时分数字传输系统普遍采用SDH方式
    - 光波分复用(WDM: .Wavelength Division Multiplexer)方式

均衡器、再生器
- 传输信道的衰耗随频率的增加而加大。因而，在传输过程中，会引起信号的幅频和相频失真
- 常在前端附加校正网络——均衡器，用以均衡不同频率的衰耗，并分别称之为幅度均衡和相位均衡
- 应用：
  - 一般情况下，电话无需均衡
  - 数字传输则必须进行幅度特性和相位特性的校正，否则误码将很严重
  - 进行图象传输时，相位均衡十分重要
- 当信道仅用以传输数字信号时，在长距离传输过程中，对数字信号进行限幅和再生，即对传输的波形信号限制幅度并进行位定时。实施该功能的设备统称为再生器。数字信号经再生后继续往信道上传输，可保持信号幅度和避免噪声积累
- 数字中继传输系统：又称为再生中继传输系统
- 组成：
  - 传输媒质（光缆或电缆）
  - 两个端局的数字终端设备
  - 端局之间的适当距离上加入的若干再生中继器等
- 功能：
  - 均衡放大、定时提取和识别再生
    - 无线传输媒质
无线传输媒质：即自由空间又称理想介质空间，相当于真空状态的理想空间。
无线信道传输：无线电波在自由空间内传播，其传播速度等于光速，即3 X 10^8 m/s。无线传输信道必须通过发射机系统、发射天线、接收天线、接收机系统才能传送信息。
无线电波是一个广义的术语，从含义上，无线电波是全向传播，但微波段利用的是定向传播。
无线电波可按频率或波长分段命名，由于各波段的传播特性不同，无线电波的不同频段可用于不同的无线通信方式。

长波波段（ LF ：Low Frequency）
- 300kHz 以下，波长在1000m以上
- 带宽较窄，不宜传送大容量信息
- 波长与天线尺寸大小成正比，所使用的天线尺寸庞大，难于架设
- 应用：一般只用于航海和对潜通信系统
中波波段（MF：Medium Frequency）
- 0.3~3 MHz，波长在100  1000m范围内
- 以地面波为主要传播方式，绕射能力比较强，传播损耗比长波稍大，传输距离比较远
- 应用：适合于广播和海上通信
短波波段（HF：High Frequency）
- 3~30MHz，波长在10100m范围内，为高频段。
- 应用：短波具有较强的电离层反射能力，适合于环球通信。如船舶、飞机、车辆、野战部队等仍广泛采用短波通信。
超短波波段：30~3000MHz
- 30~300MHz为甚高频（VHF：Very High Frequency）段，用于广播电视和FM广播
- 300~3000MHz为特高频（UHF：Ultra High Frequency）段
- 应用：上述两段可用于数据通信。其有效通信距离不超过100km，一般用于近距离通信，如GSM系统就是利用此频段来传送信息的。有时也把300~3000MHz划入微波波段。超短波和微波以直线传播为主，可用于视距或超视距中继通信。
微波波段：
- 300 MHz ~300GHz。微波波段的划分并不十分确定
- 应用：主要用于远距离接力系统。地面微波信号在地球表面大气层的视距路径上传输。通信卫星信号在地球站到卫星间的视距大气层间传输。
从技术角度来看，利用自由空间作为传输媒质的无线通信技术有：
- 移动通信
- 微波通信
- 卫星通信
从功能角度来看，无线通信系统大致上可分为两类：
- 信息传输系统：包括地面微波中继传输系统，卫星传输系统。
- 接入系统：包括公共陆地移动通信系统（PLMN），卫星移动通信系统。
- 陆地移动通信
  - 通信双方或至少一方是在运动中通过自由空间的电磁波和相关的陆地通信设施进行通信。
  - 工作波段：超短波波段，尤其是300~3000MHz的特高频(UHF)频段的地面蜂窝小区移动通信网、无线市话(PAS: Personal Access Phone System )和无线本地环路，已是通信网必不可少的组成部分。
  - 主要的传播方式:空间直射波和地面反射波的合成，传播路径为多径和非视距居多。
- 地面微波中继通信
  - 点到点微波，也称微波中继，发展于20世纪40年代中期，是一种数字无线接力传输系统。
  - 工作频段: 300MHz~100GHz频段，主要使用的频段为4GHz、6GHz、8GHz和1 1GHz。
  - 传播方式：在地球表面大气层的视距路径上传播(视距传播)
  - 微波不能绕射，且需要补充能量，用于远程通信时，需在高山、铁塔或高层建筑物项上安装微波转发设备，因视距限制，每30~50km设一个中继站，将信号放大，变频发送，使用定向抛物面天线(蝶形天线)，在某些情况下，使用喇叭天线来覆盖宽的频带。
  - 优点：
    - 传输电平较高，频带较宽，适用于大容量信息传输。
    - 抗干扰性强，通信灵活性较大，设备体积小，技术成熟，经济可靠。
    - 若采用数字调制方式，则称为数字微波通信。数字微波可传送四次群（139Mb/s）以上码率的数字信号。
  - 应用：
    - 微波通信主要用于长途电话通信，如今在干线上已被淘汰，只在本地网（固网及移动网）中有些使用。如移动通信系统基站（BS）与移动业务交换中心（MSC）之间，由于特殊地形，铺设铜线（或光缆）不可能时，就采用微波方式。
- 卫星通信
  - 地面微波中继的局限
    - 当射频(RF: Radio Frequency)信号长距离传输时，接收机就会由于地球存在曲率而被遮挡，接收不到RF信号。
    - 卫星通信是在地面微波中继通信基础上发展起来的一个悬空的微波中继站，靠人造地球卫星接力的空中中继通信系统。
  - 工作波段：
    - 微波波段(与地面微波中继通信使用相同频谱)
  - 传播方式：
    - 传输媒质由发送地球站一卫星一接收地球站的视距大气空间组成，使用星上转发器进行变频、放大后将信号发送出去，进行两个或多个地球站(也称地面站)之间的通信
  - 在某些情况下，地球站间的通信，可能要求经过多个卫星转发，转发次数取决于卫星轨道和高度
  - 优点：
    - 传输距离远、覆盖面积大、带宽宽、通信容量大、用途广、通信质量好、抗破坏能力强，几乎可以向地球任何地方发送大量的信息，而不管其远近
    - 通信成本与通信距离基本无关。因为一般情况下，卫星通信系统仅需一个卫星中继
    - 在通信过程中，不象地面微波中继那样，需要许多串接中间站，因而不会造成过多的杂音积累和失真
  - 卫星轨道分类
    - 低轨道(LEO—Low Earth Orbit) ：距离地球表面为700~1500km
    - 中轨道(MEO—Medium Earth Orbit)：距离地球表面10000km左右
    - 高椭圆轨道(HEO—High Elliptic Orbit)：距离地球表面的最近点为1000~21000km,最远点为39500-50600km
    - 静止轨道(GEO,Geostationary Earth Orbit)：距离地球表面35786km
  - 缺点：
    - 由于卫星与地球相当遥远，卫星传输与地面系统传输相比，产生了较大的衰耗和较长的时延
  - 应用：
    - 适用于洲际、远距离、大容量传输，在国际国内通信、广播电视转播及定位系统（GPS定位系统）等领域得到了广泛的应用
    - 可传送音频、数据、图像或电视信号，成为全球通信网的重要组成部分
      - 信道复用技术
信道复用的目的：为了提高频带利用率，将一条线路分成多个子信道来传送多路信息。
实现方法：用通信线路收发两端的多路复用设备进行多路信号的组合或分离，是信道的组成部分。
可用于：
- 接入(多址接入)复用
- 传输(传输线路)复用
多址接入复用与传输复用的区别：
- 在多址接入复用中，各路信息各自经调制后随机送入信道，接入是一种随机过程，无需将各路信息集中起来后进行复用
- 传输复用的各路信息需集中后再复用。
信道复用主要有三种方法：
- 频分复用(FDM: Frequency Division Multiplex)
- 时分复用(TDM: Time- Division Multiplex)
- 码分复用(CDM: Code Division Multiplex )
复用的原理
- 如果多个用户信号彼此正交(信道正交)，则这些信号可以共享同一个传输信道。
- 信号可以表现为时间、频率和码型的函数。只要在不同域内正交：
  - 频域、时域、码域
- 同时通信的多路信号就会被区分开
FDM 、TDM和CDM用做信道接入时，对应的多址接入复用方式有：
- 频分多址 FDMA（Frequency Division Multiple Access）
- 时分多址 TDMA（Time-Division Multiple Access）
- 码分多址 CDMA（Code Division Multiple Access）
  - FDM和FDMA
FDM工作原理：
- FDM是在频域上的信道复用，即将多路信号调制在不同的载频上进行复用。在接收端和发送端都要有频分多路复用器
- FDM把一条公共信道上可用的传输频段分割成多个较窄的子频段，每一个子窄带频段作为一个独立的信道传输一路信号
- 把各路信号分别调制到不同的频率上，各自占有不同的子频带，然后，把它们组合起来送入线路传输
- 在线路的输出端用滤波器分路，再进行解调，恢复各路信号
FDM技术要求：
- 每个频段互不重叠，即各路信号的频谱互不重叠，接收端就可以用滤波器将它们分开
- 为了防止各路信号之间的相互干扰，相邻两个子频带之间需要留有一定的保护频带，同时接收时所采用的分离滤波器在相邻子频带的保护频带的中点应有30~35dB的衰落
- 传输信号可以为模拟信号或数字信号
FDM特点：不同路的信号
- 占用相同的时间
- 采用的相同码型
- 占用不同的频带，信道在频率上正交
FDM技术应用：
- 对应的技术称为频分复用（FDM）技术，如有线电视、无线电广播、光纤的波分复用（WDM）等都是采用此技术
- WDM在一根光纤上使用不同的波长传输多路光信号，可实现大容量的传输
- 载波系统：采用FDM技术的设备常称为载波系统。例如，数字载波传输就是让数字基带信号以某种方式调制一个载波，用载波某个参量变化来“运载”数字基带信号的传输方式，又称为数字信号的调制传输
FDM的主要优点：
- 实现容易、技术成熟、能较充分地应用信道带宽
FDM的缺点：
- 保护频带占用了一定的信道带宽，降低了效率
- 信道的非线性失真改变了信道的实际频率特性，易造成串音和互调噪声干扰
- 所需设备随信号路数的增加而增多，不宜小型化
- FDM不提供差错控制技术，不便于性能检测。FDM适合传送模拟信号
FDMA：
- FDMA以传输信号的载频频率的不同来区分信道，建立多址接入
- 不同移动用户的发射信号之间的正交性是通过频域中的带通滤波器获得的，是窄带的，不适用于具有各种传输速率的多媒体通信
- FDMA的上行链路与下行链路信道运行于完全不同的频带
  - TDM和TDMA
TDM的工作原理：TDM是在时域上的信道复用，在接收端和发送端都要有时分多路复用器
复用信道的通信时间被划分成一定长度的一个个帧，每一帧的时间又被划分成更小的n个时隙
以某种方式把各路信号分别安排在不同的时隙上，按时隙区分信号，然后将多路信号组合起来进行传输，但每一路信号的频带是相同的
在接收端，可用时分多路复用器把各路信号分开，但要求接收端的时分多路复用器与发送端的时分多路复用器保持同步，以便正确区分并接收各路信号
TDM的特点：TDM多路信号
- 占用相同的频带
- 采用相同的码型
- 占用不同的时隙进行复用，信道在时域上正交
应用：
- TDM适合于传送数字信号。TDM把一条高速数字信道分成若干条低速数字信道，构成同时传输多个低速信号的信道
优点：
- 不存在保护频带，信道传输效率高
- 信道占用频带窄，容量大
缺点：
- 通信双方必须保持时隙时钟同步，以确保接收端能够正确地接收各路信息
应用：
- 对应的技术有PCM技术，同步数字体系（SDH：Synchronous Digital Hierarchy，）技术。
- 采用的设备有PDH（Plesynchronous Digital Hierarchy，准同步数字体系）和SDH（同步数字体系）两种传输体系。
- PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网）中的数字传输干线采用TDM技术
- 数字微波系统就是采用TDM技术的基于SDH的数字传输系统
- 在卫星通信中，采用FDM或TDM复用方式
时分复用方式分为两种方式：
- 同步时分复用（STDM：Synchronous TimeDivision Multiplexing）
- 异步时分复用（ATDM：Asynchronous TimeDivision Multiplexing），也称为统计时分复用（Statistical Time-Division Multiplexing）
  - 同步传送模式（STM：Synchronous Transfer Mode）
  - 异步传送模式（ATM：Asynchronous Transfer Mode）
同步时分复用（STDM）方式和同步传送模式（STM）
- 同步时分复用（STDM）以固定分配时隙的方式对来自多个输入设备的各路信号进行组合。一帧的时长是确定的（通常为125us）
- STDM特点：
  - 采用固定帧长结构，各帧中的时隙按位置顺序编号，不同帧中编号相同的时隙为同一个子信道，即每个子信道占用一个周期性重复出现的时隙
  - 每个子信道的速率是恒定的，一个子信道传输一路信号，而且需要同步信号进行时隙定位
  - 根据时隙在帧内的相对位置来识别信道。这种信道称为位置化信道

  - 同步传送模式（STM）采用同步时分复用（STDM）传输技术和同步时分交换（Synchronous Time-Division Switching）技术的传送模式。对STDM的信号的交换就是对信息所在位置的交换，即时隙的内容在时间轴上的位置移动，称为同步时分交换。
  - STM特点：
     - 速率和带宽是确定的，必须按照信道的最大速率分配信道资源
  - 应用：
     - STM方式适合于恒定速率业务的传送。对于可变速率的业务，信道利用率会受到影响。目前电话网中的数字交换机都采用同步时分复用技术。

异步时分复用(ATDM) 方式和异步传送模式(ATM)
- 异步时分复用(ATDM)根据用户需求动态按需分配时隙，故也称为统计时分复用方式
- 特点：
  - 每帧中没有空闲时隙。每帧中的时隙数可小于所接的低速输入线数n,其帧长是不定的。复用信道上的一帧的数据速率可低于信道的最大速率，提高了信道利用率。
  - 在每个时隙中必须带有地址信息，这些地址信息是靠标志码标示的，同一用户信息的不同分组的标志码相同，通过时隙中的“标示”信息来识别信道，并通过标示进行交换。故此类信道也称为标志化信道。
  - 此种方式不是根据时隙位置来识别信道，不需要同步信号进行时隙定位。
  - 在每个时隙中，既包含数据又包含地址信息，所以每个时隙存在额外的开销。理论和实践表明，ATDM的效率要比STDM的效率高1.5~4倍
- 异步传送模式（ATM）是采用异步时分复用（ATDM）传输技术和异步时分交换（Asynchronous Time-Division Switching）技术的传送模式
- 对异步时分复用信号的交换就是按照每个分组的地址信息标志码，将其分发到输出线上，这种交换方式叫异步时分交换（也叫存储转发交换）
- 特点：
  - 动态地分配信道，提高了信道效率，适用于可变速率的业务
TDMA
- 以传输信号存在的时间不同来区分信道，建立多址接入。
- 时隙的分配可以是固定的，也可以是动态的。
- 时隙固定的，称同步TDMA ( STDMA：Synchronous TDMA)，STDMA可以是宽带的，也可以是窄带的
- 时隙动态的，称异步TDMA (ATDMA：Asynchronous TDMA)
  - CDM和CDMA
CDM：在码域上多路信号调制在不同的码型上进行复用。每个信道分配不同的基本地址码序列，使得不同信道分得的码序列彼此正交，接收机只要对其欲接收的信号的地址码进行相关检测，即可获得信号。
特点：
- 占用相同的频带
- 占用相同的时间
- 不同的、正交的地址码，信道在码域上正交
CDMA：
- CDMA以传输信号的码型不同来区分信道，建立多址接入
- CDMA是一种扩频技术，扩频为每个用户信号标记了唯一的目的地址
- 实际产生的宽带扩频函数并没有真正正交，存在各用户间的相互干扰——多址干扰
- 在多路复用传输系统中，通常还有幅度压扩器、回声抑制器、时间分配话音插空及数模复用转换设备等
  2.1.3 传输系统

传输设备
传输系统是完成信息传输的实际设备，包括:
- 传输设备
- 传输复用设备
信号传输之前，需要进行下述处理:
- 基带信号通过传输设备转换为适合于在传输媒质上进行传输的信号。
- 为提高线路利用率，多路信息通过传输复用设备进行多路复用和解复用。
传输设备:
- 主要指收发信机，它也属于信道的一部分，如微波收发信机，卫星地面站收发信机及光端机等。
传输节电设备
数据传输链路的转接设备，完成节点两侧链路之间的交叉连接，包括:
- 配线架
- 电分插复用器(ADM)
- 数字交叉连接器(DXC)
- 光分插复用器(OADM)
- 光交叉连接器(0XC)等。
DXC是由微机控制的复用器和配线架，它是不受信令控制的静态交换机，由程序控制形成半永久性连接。

2.1.4 传输模式
有线传输链路的分类
- 按照有无复用及复用的方式，有线传输链路可分为三类:
  - 实线传输链路(无复用)
  - 频分载波传输链路
  - 时分数字传输链路
- 现在频分载波有线传输链路的应用已不多，在有线电视网中还有使用。.
- 实线传输链路
  - 短距离内传输模拟基带信号的链路。
  - 传输媒质：只有对称电缆可以直接传输基带信号
  - 频带: 300~3400Hz
  - 应用：在用户终端至交换局的用户线路上采用
  - 特点：
    - 最简单的一种传输链路，线路利用率不高
    - 线路投资比较大，不经济
- 时分数字传输链路
  - 将模拟信号经过脉冲编码调制(PCM: Pul se-Code Modulation)之后变为数字信号，然后进行时分多路复用的传输链路
  - PCM的基群信号可传24路或30/32路话音信号
  - 利用数字复用技术可将基群信号复用为更高速率的信号，以提高信道传输能力
  - 两种数字传输体系:
    - PDH (准同步数字系列)
    - SDH (同步数字系列)
  - 采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，使低阶信号到高阶信号的复用/解复用一次到位。
  - 具有统一的数字速率标准(STM-N,N=1,4，16，64)和统一的光网络节点接口及强大的网络管理功能。
  - 主要以光纤为主要传输媒质，在光缆长途干线上SDH的传输速率达2.5Gb/s (STM-16) ，在某些线路上达到10Gb/s(STM-64) ;在市内局间中继上，SDH的传输速率一般为155Mb/s (STM-1 )和622Mb/s (STM-4)。
  - 在一些地形复杂的地区可采用微波或卫星传输SDH的155Mb/s (STM-1)甚至更低速率(如STM-N中的VC)的信号。
传输方式
- 根据信号的传输方向，将工作方式分为：
  - 单工方式
  - 半双工方式
  - 全双工方式
- 单工方式
  - 信号的传输永远只能向一个方向进行
  - 例如：广播网寻呼网
- 半双工方式
  - 在双方通信过程中，信号可以沿任一方向传输。但在任何给定的时间内，传输仅能沿某一方向进行。
  - 例如：无线对讲机采用CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection) 协议机制的以太网(Ethernet )
- 全双工方式
  - 信号可以同时沿相互通信的两个方向传输
  - 使用两个不同的时隙或两个不同的载频来进行
  - 双向信息的传输
  - 实例：
    - 全双工方式工作的以太网
    - GSM网采用双频全双工链路
    - 有线长途电话网采用全双工传输方式-去回通路使用分开的通道、分开的频带、分开的时间间隔，到终端的二线转换则由终端装置完成。
  - 对于信道建立后的通信阶段的无线多址接入方案，双工方式有两种：
  - 频分双工(FDD: Frequency Division Duplexing) 方式
    - 收发双方采用不同的频带，两个频带之间保留一定的频带间隔，至少要间隔标称频率的5%。
    - FDD可与FDMA、TDMA和CDMA多址方式结合使用，实现FDMA/FDD、TDMA/FDD、 CDMA/FDD方式，如GSM系统采用的就是FDD方式。
  - 时分双工(TDD: Time- -Division Duplexing) 方式
    - 收发双方采用相同的载波频段，在时间上分开，保留一定的时间间隔
    - TDD可与FDMA、TDMA和CDMA多址方式结合使用，实现FDMA/TDD、TDMA/TDD、CDMA/TDD方式，如我国提出的3G标准TD-SCDMA采用的就是TDD方式

频分双工(FDD) 与频分复用(FDM)的区别：
- FDD是针对收发两个传输方向定义的
- FDM是针对一个传输方向定义的
我国的GSM900M系统的FDMA/TDMA/FDD方式
- 基站->移动终端:正向信道或下行链路
- 移动终端->基站:反向信道或上行链路
系统的正向和反向信道采用不同的载波频带(FDD方式) :
- 上行频带：905~915MHz
- 下行频带：950~960MHz
在为每一一个方向分配的10MHz频带里一共可以有49个载波频率(FDMA), 每一路载波带宽为200kHz。整个分配带宽的各个边缘设置的保护频带为100kHz
每一个载波采用TDMA方式可同时支持多达8个用户，每一个用户编码的数字话音速率为13Kb/s
- 传输控制方式
传输控制：规定通信链路、保持同步和进行差错控制，用来保证通信体系结构的数据链路层中网络相邻节点间按顺序正确地传送数据帧。
根据具体实施传输控制的比特传送方式的不同
- 可分：
  - 串行传送方式
  - 并行传送方式
- 依据传输线路收发两端是否要比特时间一致，又可分：
  - 同步传送方式
  - 异步传送方式
串行传输：采用单信道，依次传送比特
并行传输：采用与分组比特数相同的多信道同时传送比特
异步传输：无需在收发两端实行比特专门同步，但要在发送分组的首尾加起止信号，一同传送。
- 缺点：
  - 附加开销大
  - 当噪声干扰起止信号时，可能会失去有用信息
- 常用的链路传输控制方式之一是异步串行传输方式。如RS-232接口。

  - 汉字电报码（5，3）横比码，等重码，本身具有一定的检错能力

同步传输：要求收发两端比特、帧同步。
- 特点：
  - 附加开销较异步方式少许多
  - 误码造成同步信号丢失后，将可能失去整个用户数据
    2.1.5 信道访问方式

多址接入方式
- 用户接入网络有以下两种方式：
  - 通过“专用线路” 接入网络：如用户线
  - 多址接入方式：网内不同地址的用户通过独立地访问一公共媒质或公共信道接入到网络，并.通过某种方式区分不同的用户，以实现用户间的通信。称为多址接入方式或信道访问方式
- 应用：
  - 此方式通常是在广播信道中进行的，如无线通信、卫星通信、局域网、CATV等
- 该方式又分为两类
  - 固定分配信道接入方式（方案）
    - 指信道的分配在一次通信过程中保持不变，适合于支持用确定参数描述的业务
    - 在频域、时域或码域将公共信道划分成多个子信道，将这些子信道固定分配给用户。如采用固定的FDMA、TDMA、CDMA或WDMA（Wave Division Multiple Access，波分多址）技术
    - 特点：
      - 不需采用复用器或集中器
      - 每个用户占用两个子信道
      - 无线传输的网结构为全连接网
      - 该方式有几种接入技术：固定FDMA、TDMA、CDMA，WDMA，SDMA
  - 按需分配信道接入方式（方案）
    - 指信道的分配在一次通信过程中可能发生变化，适合于支持用统计特性描述的业务
    - 动态分配接入方式
    - 特点：
      - 不需采用复用器或集中器
      - 任何情况下，信道只允许一个用户使用
      - 各用户之间通信必须遵循一个网络协议，称为多址接入协议
      - 接入技术为动态FDMA、TDMA、CDMA方式，其分配调度算法有两类：控制接入和随机接入方式
动态分配接入方式
- 控制接入：一种非竞争信道访问机制，可中央集中控制，也可分散控制
- 中央集中控制方式：
  - 由一中央控制器完成
  - 设置一节点，控制线路工作，此控制节点称为主节点或主站，被控制节点称为子节点或子站。在任何时刻，信息只能在主站与其一子站间进行传输，主站向子站发出询问信令，子站收到后应答，方才可以利用信道通信
- 分散控制方式：
  - 采用轮询（Polling）办法，将访问权从一个用户传递给另一个用户，即轮询访问方式。
  - 局域网中采用的轮询访问方式，又叫做令牌（Token）传递。如令牌总线和令牌环网。
- 特点：
  - 由于用户访问信道具有确定性，控制访问方式是无冲突的
- 随机接入（或随机访问）：一种竞争信道访问机制
- 各个用户可随机地向公共媒质或公共信道发送信息，竞争访问（占用）信道。第一次由夏威夷大学应用在无线连接的计算机网上，采用的随机接入技术，称为ALOHA (阿罗华)接入方式
- 应用：
  - 应用于蜂窝网络、卫星分组通信和局域网中
- 特点：
  - 用户访问信道具有随机性，可能发生多个用户同时竞争访问信道，造成“冲突”或“碰撞”（Collision），是有冲突的。
- 分类：
  - 基本的随机接入方式（基于ALOHA的接入方式）
  - 基于监听的随机接入方式（基于CSMA的接入方式）
  - 基于预约机制的随机接入方式
多址接入方式概括
- FDMA方式
- TDMA方式
- CDMA方式
- 混合方式：前面三种的混合
- WDMA方式
- SDMA（Space Division Multiple Access，空分多址）方式
- 控制接入和随机接入方式
- 其中，SDMA采用智能天线技术，构成空间上用户的分割。一般空分多址需要与其他多址方式结合。
根据有无冲突，多址接入方式又可以分为两类
- 无冲突的多址接入
  - 采用多址接入复用技术（FDMA、TDMA、CDMA、WDMA和SDMA ）
  - 控制接入方式
- 有冲突的多址接入
  - 随机接入方式
- 不同的接入方式会影响网络的容量和QoS指标
应用实例
- 无冲突的多址接入技术的应用
  - 在蜂窝系统中的上行链路的传输就是多址接入传输情况。目前，所有的面向话音的无线接入（话音通信阶段）都采用固定分配信道方式，即FDMA，TDMA，CDMA方式，为各小区分配一组预先确定的话音信道。
  - 1G：采用FDMA技术，是一种模拟传输技术，它是窄带的，不适合于具有各种传输速率的多媒体通信；
  - 2G：采用TDMA/FDD和CDMA技术，是数字传输技术，TDMA可以是窄带的又可以是宽带的。
  - 1G和2G系统主要提供话音业务；经过呼叫建立，系统为每个用户分配一个固定的频带（FDMA）或一个时隙（可以是同步TDMA——STDMA，或异步TDMA——ATDMA）
  - 3G：采用CDMA多址接入技术，是宽带传输技术，能够支持多媒体业务。
  - 卫星移动通信系统：采用的技术有FDMA、TDMA、CDMA和随机接入（ALOHA）等多种方式
- 有冲突的多址接入技术的应用
  - 随机接入方式通常用于链路的建立阶段，即用户初次接入无冲突的多址接入系统的时候。
  - 在GSM和IS-95系统中，上行链路的控制信道中的随机接入信道（RACH：Random Access Channel）的接入大多采用时隙ALOHA（S-ALOHA）协议。
  - RACH用于移动用户（MS）发起一次呼叫或在上行链路对寻呼信号做出响应。基站通过RACH对移动用户发出的呼叫请求做出响应，在呼叫建立期间为用户分配一个无冲突的信道，即一个TDMA子信道作为通话期间的固定话路。
  - 工作于半双工方式下的以太网（Ethernet）采用CSMA/CD （CSMA / Collision Detection）协议机制
  - 无线局域网（WLAN）采用CSMA/CA（CSMA / Collision Avoidance）协议机制。

【通信网】传输与交换（一）

2.1 传输技术

2.1.1 概述

2.1.2 传输信道

2.1.3 传输系统

2.1.4 传输模式

2.1.5 信道访问方式