第4章數(shù)字通信入門

第4章數(shù)字通信入門4.1數(shù)字通信入門

4.1.1通信的基本原理通信系統(tǒng)模型有線通信與無(wú)線通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)

4.1.2交換技術(shù)4.1.1數(shù)字通信的基本原理(1)通信的基本模型什么是通信(communication)？廣而言之，通信就是信息的(遠(yuǎn)距離)傳遞與交換現(xiàn)代通信——使用電波或光波傳遞信息的技術(shù)，也稱為電信（telecommunication），如電報(bào)、、、電子郵件、等，電視也可看作是一對(duì)多的單向通信通信的發(fā)展歷史：1836年，英國(guó)建成第一條電報(bào)線路(Morse電報(bào))1876年，美國(guó)人研制成可供實(shí)用的20世紀(jì)初，馬可尼實(shí)現(xiàn)了跨越大西洋的無(wú)線電報(bào)通信1918年，出現(xiàn)收音機(jī)和無(wú)線電廣播1938年，第一個(gè)電視臺(tái)開始播出1940’s出現(xiàn)彩色電視1960’s出現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信系統(tǒng)的一般要求遠(yuǎn)距離：傳輸距離要遠(yuǎn)低成本：傳輸成本要低高速度：從發(fā)生到接收的延遲時(shí)間要短可靠：傳輸?shù)男畔⒉荒苡绣e(cuò)誤方便：任何時(shí)間和地點(diǎn)都能通信安全：傳輸?shù)男畔⒁Ｃ?，不能泄漏通信系統(tǒng)的模型通信的三要素：信道信源(宿)信宿(源)信號(hào)信號(hào)舉例:信道的任務(wù)是迅速、可靠而準(zhǔn)確地將信號(hào)從信源傳輸?shù)叫潘薇粋鬏數(shù)男畔⒍急仨氁阅撤N電(或光)信號(hào)的形式才能進(jìn)行傳輸發(fā)送信息的設(shè)備接收信息的設(shè)備有線電話移動(dòng)電話計(jì)算機(jī)通信信源/信宿電話座機(jī)手機(jī)計(jì)算機(jī)信號(hào)形式話音經(jīng)電話機(jī)轉(zhuǎn)換成為變化的電流信號(hào)話音經(jīng)電話機(jī)轉(zhuǎn)換成為壓縮編碼后的數(shù)字信號(hào)編碼并打包后的數(shù)字信號(hào)信道構(gòu)成電話線和中繼器等傳輸設(shè)備無(wú)線電波、基站等雙絞線、集線器、路由器、光纖等模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(hào)(或光信號(hào))才能進(jìn)行傳輸t數(shù)字信號(hào)信號(hào)強(qiáng)度模擬信號(hào)信號(hào)強(qiáng)度t電信號(hào)(或光信號(hào))有兩種形式：模擬信號(hào)形式:通過連續(xù)變化的物理量（如信號(hào)的幅度）來(lái)表示信息，例如人們打或者播音員播音時(shí)聲音經(jīng)話筒(麥克風(fēng))轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)；數(shù)字信號(hào)形式:使用有限個(gè)狀態(tài)(一般是2個(gè)狀態(tài))來(lái)表示（編碼）信息，例如電報(bào)機(jī)、機(jī)和計(jì)算機(jī)發(fā)出的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)00110

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1什么是數(shù)字通信？數(shù)字通信——通信終端之間以數(shù)字信號(hào)的形式進(jìn)行通信數(shù)字通信有2種情況：終端設(shè)備發(fā)出和接收的都是數(shù)字信號(hào)，例如：計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信、手機(jī)與手機(jī)之間的通信發(fā)送方發(fā)出的是模擬信號(hào)，但把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后再進(jìn)行傳輸；接收方把收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后再予以處理和使用數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控制，無(wú)噪聲積累，傳輸質(zhì)量高靈活性好，能適應(yīng)多種應(yīng)用需求，聲音、圖像、數(shù)據(jù)均可傳輸傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可以直接由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和處理數(shù)字信號(hào)的加密比模擬信號(hào)容易，所以通信的安全性高數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，有利于通信設(shè)備的小型化、微型化，也降低了功耗數(shù)字調(diào)制數(shù)字解調(diào)編碼器解碼器電磁波電視信號(hào)發(fā)射器電視信號(hào)接收器載波載波電視圖像及其伴音電視機(jī)人造衛(wèi)星數(shù)字通信技術(shù)模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例（1）衛(wèi)星電視和數(shù)字有線電視：用數(shù)字通信技術(shù)傳輸模擬音視頻信號(hào)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后由天線發(fā)送至衛(wèi)星，再由衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，被衛(wèi)星地面接收站所接收；或者經(jīng)過光纖和同軸電纜進(jìn)行傳輸電視臺(tái)的節(jié)目在傳輸之前，先要把圖像和伴音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮地面站對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后（或同軸電纜送來(lái)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)機(jī)頂盒處理后）恢復(fù)為模擬信號(hào)，再送到用戶電視機(jī)上播放數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例（2）長(zhǎng)途系統(tǒng)的中繼通信PCM編碼器PCM解碼器PCM編碼器PCM解碼器多路復(fù)用器分路器光纖傳輸線路(中繼線和長(zhǎng)途線)（本地電話局）（本地電話局）（用戶線）（用戶線）數(shù)字通信技術(shù)模擬傳輸技術(shù)模擬傳輸技術(shù)模擬聲音信號(hào)在需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸之前，先使用PCM編碼器變換為數(shù)字信號(hào)形式（此過程稱為“數(shù)字化”）接收方所在地區(qū)的交換局使用解碼器把數(shù)字信號(hào)還原成模擬聲音信號(hào)后，由用戶線傳輸至接聽方的機(jī)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后，通過光纖傳輸?shù)浇邮辗剿诘貐^(qū)的交換局，再經(jīng)解調(diào)和分路處理，恢復(fù)為數(shù)字信號(hào)(2)有線通信與無(wú)線通信需使用物理介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)氖怯芯€通信，例如：金屬導(dǎo)體（雙絞線、同軸電纜），傳輸電流信號(hào)光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱光纖），傳輸光信號(hào)在自由空間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)氖菬o(wú)線通信，傳輸?shù)氖请姶挪ㄐ盘?hào)傳輸介質(zhì)的類型與特點(diǎn)介質(zhì)類型特點(diǎn)應(yīng)用有線通信雙絞線成本低，易受外部高頻電磁波干擾，誤碼率較高；傳輸距離有限固定電話本地回路、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)同軸電纜傳輸特性和屏蔽特性良好，可作為傳輸干線長(zhǎng)距離傳輸載波信號(hào)，但成本較高固定電話中繼線路、有線電視接入光纜傳輸損耗小，通訊距離長(zhǎng)，容量大，屏蔽特性非常好，不易被竊聽，重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)。缺點(diǎn)是精確連接兩根光纖很困難電話、電視等通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)程干線，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的干線無(wú)線通信自由空間使用微波、紅外線、激光等，建設(shè)費(fèi)用低，抗災(zāi)能力強(qiáng)，容量大，無(wú)線接入使得通信更加方便.但易被竊聽、易受干擾廣播，電視，移動(dòng)通信系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)無(wú)線局域網(wǎng)雙絞線和同軸電纜原理：利用電流(電壓)傳輸信息雙絞線分類3類線(10Mb/s)；5類線(100Mb/s)；6類線(200Mb/s)無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)；屏蔽雙絞線(STP)同軸電纜內(nèi)層導(dǎo)線金屬屏蔽外絕緣層絕緣體同軸電纜分類基帶同軸電纜（50Ω）以前在以太網(wǎng)中使用寬帶同軸電纜（75Ω）有線電視網(wǎng)使用信號(hào)線地線套管無(wú)屏蔽雙絞線光纖與光纜多根光纖保護(hù)層防止光泄漏的吸收外殼起保護(hù)作用的防護(hù)層外絕緣層光波在光纖中的傳播光導(dǎo)纖維（光線的入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射，重復(fù)此過程，光就沿著光纖傳播下去）纖芯

包層保護(hù)層光波光纜光纖保護(hù)層光纖通信原理光纖主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)，0信號(hào)或1信號(hào)直接對(duì)光進(jìn)行調(diào)制(即控制激光的通或斷)光波的頻率為1014～1015Hz，目前一束光每秒能攜帶2.5G或10G的二進(jìn)位信號(hào)，通過波分多路復(fù)用（WDM）技術(shù)還可達(dá)到更大的通信容量無(wú)線通信原理：數(shù)字(或模擬)信號(hào)使用電磁波調(diào)制后進(jìn)行傳輸1041051061071081091010101110121013101410151016Hz雙絞線同軸電纜AM廣播FM廣播和TV衛(wèi)星地面微波光纖紫外線紅外線可見光微波無(wú)線電波超短波中波短波電磁波的種類與頻率范圍

無(wú)線電波: 104

～1011(Hz)

中波： 0.3～3(MHz) 短波： 3～30(MHz) 超短波： 30～300(MHz)

微波： 0.3～300(GHz)

紅外線： 1011

～1014(Hz)

可見光： 1014(Hz)

紫外線： 1014

～1016(Hz)無(wú)線廣播電視、通信通信微波通信微波：300MHz～300GHz范圍內(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)為1m～1mm特點(diǎn)：直線傳播，不能沿地球表面?zhèn)鞑ィo(wú)繞射性），需要每隔幾十公里設(shè)立一個(gè)中繼站容量大、可靠性高建設(shè)費(fèi)用低抗災(zāi)能力強(qiáng)應(yīng)用：長(zhǎng)途、蜂窩移動(dòng)、全數(shù)字高清晰度電視（HDTV）等衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信:中繼站在人造地球衛(wèi)星上的一種微波通信優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大、抗干擾強(qiáng)、通信穩(wěn)定缺點(diǎn)：造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜、有較大延時(shí)、同步軌道衛(wèi)星數(shù)目?jī)H180顆通信衛(wèi)星地面站1地面站2地球衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星地球35800公里赤道上方高度為35800公里的地方為地球同步軌道，衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的周期相同，在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不動(dòng)。一顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋約120°，3顆同步定點(diǎn)軌道衛(wèi)星可以覆蓋地球的幾乎全部面積，進(jìn)行二十四小時(shí)的全天候通信選講：

衛(wèi)星通信的重要應(yīng)用——GPS例——美國(guó)研制GPS系統(tǒng)24顆衛(wèi)星在1.2萬(wàn)公里高空以12小時(shí)的周期繞地球運(yùn)行地面任意點(diǎn)在任何時(shí)刻都可同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星原理：由于衛(wèi)星的位置是精確可知的，通過地面接收機(jī)可測(cè)得與衛(wèi)星的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離計(jì)算公式，就可以推導(dǎo)出接收機(jī)的地理位置(經(jīng)度、緯度和高程)定位精度：民用大約幾十米軍用可高得多選講：

GPS衛(wèi)星接收機(jī)根據(jù)用途有：導(dǎo)航型、測(cè)地型、授時(shí)型等產(chǎn)品形式：獨(dú)立的GPS導(dǎo)航儀，也可集成在電腦、手機(jī)、MP3(MP4)播放器、甚至手表中個(gè)人移動(dòng)通信處于移動(dòng)狀態(tài)的對(duì)象相互間的通信，如手機(jī)、無(wú)繩、尋呼系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)：克服通信終端位置對(duì)用戶的限制，快速和及時(shí)地傳遞信息基站移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)）移動(dòng)交換中心公用網(wǎng)蜂窩移動(dòng)通信原理每10km～20km的區(qū)域稱為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個(gè)基站，該單元內(nèi)所有手機(jī)都向該基站發(fā)送信號(hào)并接收基站發(fā)給的信號(hào)所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，連成整個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)網(wǎng)所有基站都通過微波或電纜、光纜與移動(dòng)交換中心通信手機(jī)每個(gè)時(shí)刻都處于某個(gè)特定單元的基站控制之下，通話時(shí)使用兩個(gè)頻率（一個(gè)上行頻率，一個(gè)下行頻率），同一單元內(nèi)同一時(shí)刻的不同手機(jī)使用不同的頻率進(jìn)行通信，相互不影響每個(gè)蜂窩單元中有200多個(gè)信道(GSM)。相鄰單元不允許使用相同的頻率，不相鄰單元的頻率允許重用移動(dòng)交換中心電話交換中心

第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語(yǔ)音或文字信號(hào)使用頻段：900MHz/1800MHz，屬于微波通信我國(guó)使用兩種標(biāo)準(zhǔn)：GSM（歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱全球通)已實(shí)現(xiàn)縣以上城市的覆蓋,

接入號(hào)有139～135、130采用頻分多路復(fù)用技術(shù)(分為124個(gè)上下行信道)和時(shí)分多路復(fù)用(每個(gè)信道8個(gè)連接)，每個(gè)蜂窩理論上支持992個(gè)連接，實(shí)際可有200多個(gè)CDMA(碼分多址接入，CodeDivisionMultipleAccess)所有手機(jī)都占用相同帶寬和頻率，在整個(gè)頻段上進(jìn)行信號(hào)傳輸,

CDMA給每一手機(jī)分配一個(gè)唯一的碼序列(擴(kuò)頻碼)，用它對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)相互間的區(qū)分抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)容量大，接通率高，噪聲小，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）第2代移動(dòng)通信的不足：（1）數(shù)據(jù)傳輸速率過低（9.6kb/s或57kb/s），僅可傳輸語(yǔ)音和文字（2）容量有限，不能滿足發(fā)達(dá)地區(qū)手機(jī)用戶高度密集的要求。（3）不能實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的無(wú)縫連接3G的目標(biāo)：（1）提供高質(zhì)量的語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)通信和高分辨率圖像通信（2）提供足夠的系統(tǒng)容量，具有高保密性和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)（3）地面移動(dòng)通信與衛(wèi)星移動(dòng)通信相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全球漫游使用的頻譜：1885MHz~2025MHz，2110MHz~2200MHz

傳輸速率：室內(nèi)：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移動(dòng)：114kb/s我國(guó)采用的3種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA(時(shí)分-同步碼分多址接入)，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)中國(guó)電信CDMA2000中國(guó)聯(lián)通W-CDMA(3)調(diào)制解調(diào)技術(shù)數(shù)字通信采用的技術(shù)數(shù)字調(diào)制/解調(diào)技術(shù)（調(diào)幅；調(diào)頻；調(diào)相）解決信號(hào)傳得遠(yuǎn)的問題多路復(fù)用技術(shù)（時(shí)分多路；頻分多路；波分多路）提高傳輸線路使用效率、降低傳輸成本交換技術(shù)（電路交換；分組交換）動(dòng)態(tài)分配信道資源，提高傳輸效率和質(zhì)量模-數(shù)和數(shù)-模轉(zhuǎn)換技術(shù)；數(shù)字編碼和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)數(shù)字信號(hào)如何傳輸？近距離傳輸：直接(基帶)傳輸例如：USB移動(dòng)硬盤－>主機(jī)；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸遠(yuǎn)距離傳輸：載波傳輸例如：數(shù)字有線電視；撥號(hào)上網(wǎng)；ADSL上網(wǎng)什么是載波？研究發(fā)現(xiàn)，高頻振蕩的正弦波信號(hào)在長(zhǎng)距離通信中能夠比其他信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)。因此若把高頻振蕩的正弦波信號(hào)作為攜帶信息的載波，把數(shù)字信號(hào)放在(調(diào)制在)載波上傳輸，則可比直接傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)得多數(shù)字信號(hào)的三種調(diào)制方法(ASK)幅度調(diào)制(FSK)頻率調(diào)制00110100010調(diào)制信號(hào)(兩個(gè)狀態(tài))(PSK)相位調(diào)制載波信號(hào)(高頻正弦波)調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)解調(diào)器載波信號(hào)調(diào)制后的載波信號(hào)傳輸信號(hào)調(diào)制器載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備分別稱為“調(diào)制器”和“解調(diào)器”：光纖通信電信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路光源中繼器輸出電路電信號(hào)發(fā)送單元(電/光轉(zhuǎn)換)傳輸單元接收單元(光/電轉(zhuǎn)換)光調(diào)制器光纖光纖放大電路光檢測(cè)器在發(fā)送端，由需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)（電信號(hào)）去驅(qū)動(dòng)一個(gè)光源（半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管），并對(duì)發(fā)出的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制在接收端，信號(hào)經(jīng)放大后由光檢測(cè)器（半導(dǎo)體光電管）進(jìn)行檢測(cè)、解調(diào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)之后輸出調(diào)制后的光信號(hào)通過光纖進(jìn)行傳輸，為了補(bǔ)償光纖線路的損耗，消除信號(hào)失真和噪聲干擾，每隔一定的距離要接入中繼器(4)多路復(fù)用技術(shù)怎樣降低傳輸成本？分析：通信系統(tǒng)中，傳輸線路的建設(shè)和維護(hù)成本占整個(gè)系統(tǒng)成本的相當(dāng)大的份額一條傳輸線路（銅線、光纖、無(wú)線電波）的容量通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳輸1路用戶信號(hào)所需的能力降低成本采用的技術(shù)——多路復(fù)用技術(shù)(Multiplexing)多路信號(hào)使用同一條傳輸線同時(shí)進(jìn)行傳輸方法：頻分多路復(fù)用（FDM）時(shí)分多路復(fù)用（TDM）波分多路復(fù)用（WDM）DEMUXMUX

共享的傳輸信道載波頻率f1調(diào)制調(diào)制載波頻率fn載波頻率f1解調(diào)解調(diào)載波頻率fnf頻分多路復(fù)用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)

思想：將每個(gè)通信終端發(fā)送的信號(hào)調(diào)制在不同頻率的載波上，通過頻分多路復(fù)用器(MUX)將它們復(fù)合成為一個(gè)信號(hào)，然后在同一傳輸線路上進(jìn)行傳輸。抵達(dá)接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同頻率的載波分離出來(lái)，送到不同的接收設(shè)備工作原理：將不同頻率的載波信號(hào)合成在一起使用一組濾波器分解出不同頻率的載波信號(hào)頻分多路復(fù)用舉例1廣播電臺(tái)節(jié)目的發(fā)送與接收頻分多路復(fù)用分路器(帶通濾波器)信號(hào)發(fā)射信號(hào)接收常見廣播電臺(tái)使用的載波頻率中波900KHz(南京經(jīng)濟(jì)臺(tái))■

中波1008KHz(南京新聞臺(tái))短波15.28MHz(英國(guó)BBC)■

短波15.29MHz(VOA美國(guó)之音)調(diào)頻104.3MHz(南京體育臺(tái))■

調(diào)頻105.8MHz(南京音樂臺(tái))頻分多路復(fù)用舉例2電視節(jié)目的發(fā)送與接收頻道載波頻率(MHz)頻道載波頻率(MHz)頻道載波頻率(MHz)187.755123.259230.25295.75

6206.2510238.253103.757214.2511246.254115.258222.2512254.25多路復(fù)用器解調(diào)器在天空中傳輸?shù)碾姶挪ㄆ麟娨曅盘?hào)發(fā)射器電視信號(hào)接收器電視節(jié)目調(diào)制器載波1電視圖像及其伴音調(diào)制器載波2電視圖像及其伴音調(diào)制器載波n電視圖像及其伴音電視調(diào)諧器(分路器)時(shí)分多路復(fù)用(TimeDivisionMultiplexing,TDM)

思想：各通信終端（計(jì)算機(jī)、）以規(guī)定的順序和時(shí)間輪流使用同一傳輸線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作原理：HFGEDCBA傳輸線路時(shí)間片GC終端1終端2終端3終端4HDFBEA多路復(fù)用器43214321數(shù)據(jù)tMultiplexer多路分路器終端甲終端乙終端丙終端丁EAFBGCHDDemultiplexer應(yīng)用：主要使用在數(shù)字通信領(lǐng)域，如中繼通信、GSM手機(jī)、總線式以太網(wǎng)等發(fā)送方：數(shù)據(jù)時(shí)間異步時(shí)分多路復(fù)用數(shù)據(jù)發(fā)送方和接收方也可以異步地進(jìn)行信息傳輸。即：發(fā)送方有數(shù)據(jù)且信道有空閑時(shí)就發(fā)送，沒有數(shù)據(jù)時(shí)即使輪到它，也不占用信道。這樣可以大大提高信道的利用率實(shí)現(xiàn)方法：在被傳輸數(shù)據(jù)中必須附加上接收方的“地址”波分多路復(fù)用(WaveDivisionMultiplexing,WDM)

為提高傳輸效率，1根光纖中可以同時(shí)傳輸幾種不同波長(zhǎng)的光波，每種光波各自傳輸自己所攜帶的信息，速率可達(dá)到40G-100Gbit/s原理：光纖發(fā)送端有N個(gè)發(fā)送單元，它們各自發(fā)出不同波長(zhǎng)的光波通過復(fù)用器（稱為合波器）合并起來(lái)，進(jìn)入同一根光纖進(jìn)行傳輸接收端用分路器(稱為分波器)將不同波長(zhǎng)的光分開，分別送到各自的光電檢測(cè)器恢復(fù)出原始信號(hào)示意圖復(fù)合光小結(jié)2:多路復(fù)用可以降低通信成本通信系統(tǒng)的原理示意圖復(fù)用（分路）信道信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器復(fù)用（分路）信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器信源（宿）調(diào)制解調(diào)器······多路復(fù)用技術(shù)使得成千上萬(wàn)路通信可以在同一條傳輸線上同時(shí)進(jìn)行，大大節(jié)省了通信成本頻分多路、時(shí)分多路和波分多路等技術(shù)可以同時(shí)使用，以提高復(fù)用效率4.1.2分組交換原理通信系統(tǒng)中“交換”的含義“交換”(switching)的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條鏈路轉(zhuǎn)接到另一條鏈路，使它們連通起來(lái)從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源常用的交換方式：電路交換分組交換…交換機(jī)什么是電路交換？電路交換的過程：建立連接通信釋放連接應(yīng)用：通信((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA分析：通話全過程中用戶始終占用端到端的傳輸信道由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸具有突發(fā)性，不適合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信什么是分組交換(PacketSwitching)?分組交換的要點(diǎn)：被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須劃分為若干“分組”(packet,簡(jiǎn)稱“包”)進(jìn)行傳輸每個(gè)分組中必須包含收、發(fā)雙方的地址、編號(hào)、校驗(yàn)等信息每個(gè)分組的格式如下：有效載荷(傳輸?shù)臄?shù)據(jù))校驗(yàn)信息發(fā)送計(jì)算機(jī)地址目的計(jì)算機(jī)地址編號(hào)分組交換示意：321（c）132（b）不同的包在不同鏈路上進(jìn)行傳輸123321（d）到接收方后，再將收到的包按順序組合在一起321321（a）發(fā)送方將數(shù)據(jù)分成3個(gè)包表示分組交換機(jī)分組交換與存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的過程發(fā)送數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將包發(fā)給它所連接的分組交換機(jī)交換機(jī)每收到一個(gè)包，就檢查該包的目的地地址：若數(shù)據(jù)包目的地是直接與之相連的計(jì)算機(jī)，交換機(jī)就將包發(fā)往該計(jì)算機(jī)若目的地不是本分組交換機(jī)上的計(jì)算機(jī)，則選擇一個(gè)輸出端口，通過連接該端口的高速數(shù)字線路轉(zhuǎn)發(fā)給另一臺(tái)交換機(jī)（如果線路忙，則可放在對(duì)應(yīng)的緩沖器中排隊(duì)等候）下一臺(tái)交換機(jī)收到數(shù)據(jù)包之后，重復(fù)過程2直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的計(jì)算機(jī)為止例1：計(jì)算機(jī)C發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)H例2：計(jì)算機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)包給計(jì)算機(jī)G交換機(jī)1123412345交換機(jī)2123412345交換機(jī)3123451234交換機(jī)4123451234高速數(shù)字通信干線ABCDEFGH目的地端口A，B—C，D3E，F(xiàn)，G3H3分組交換機(jī)中的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組交換機(jī)主機(jī)在交換機(jī)

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在交換機(jī)

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在交換機(jī)

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口分組交換網(wǎng)中傳輸路徑的變化H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！交換機(jī)主機(jī)實(shí)現(xiàn)分組交換的關(guān)鍵設(shè)備：

——分組交換機(jī)分組交換機(jī)的任務(wù)是：負(fù)責(zé)包（分組）的轉(zhuǎn)發(fā)分組交換機(jī)的工作方式是：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)+路由選擇分組交換機(jī)的工作過程：從輸入端口收到一個(gè)包后，放入緩沖區(qū)檢查數(shù)據(jù)包的目的地址，查轉(zhuǎn)發(fā)表，決定該送哪個(gè)輸出端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)把包從輸入緩沖器中取出，