城市軌道交通通信設(shè)備技術(shù)-信道復(fù)用技術(shù)

ATC系統(tǒng)概述2主要內(nèi)容

一

硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議二

工作原理三

以太網(wǎng)相關(guān)要點3一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議網(wǎng)絡(luò)硬件NetworkHardware①服務(wù)器(Server)

專用服務(wù)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(zhì)(Medium)

雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波4一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議網(wǎng)絡(luò)硬件NetworkHardware④NIC(網(wǎng)絡(luò)接口卡）亦稱為“網(wǎng)絡(luò)適配器”⑤其他共享硬件硬盤，打印機，調(diào)制解調(diào)器，等等。⑥網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備

HUB、中繼器、交換機、路由器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋等5一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議網(wǎng)絡(luò)軟件NetworkSoftware①網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）

UNIX、Windows2000（Server版）等②工作站操作系統(tǒng)

Windows9X/Me/XP等③各種應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等6一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制技術(shù)

IEEE802.3MediumAccessControlCSMA/CD及其早先的技術(shù)可以叫做“隨機訪問”或“爭用”技術(shù)。之所以說是“隨機訪問”，是指沒有為每個站點的發(fā)送規(guī)定某個可預(yù)計或有計劃的時間，站點發(fā)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(fā)送權(quán)。這些技術(shù)中最早的是ALOHA協(xié)議.ALOHA：夏威夷人傳統(tǒng)問候語或分別時用語7一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議純ALOHA協(xié)議PureALOHAAloha協(xié)議或稱Aloha技術(shù)、Aloha網(wǎng)，是世界上最早的無線電計算機通信網(wǎng)。它是1968年美國夏威夷大學(xué)的一項研究計劃的名字，由該大學(xué)的Abramson等人于70年代初研制成功的一種使用無線廣播技術(shù)的分組交換計算機網(wǎng)絡(luò)，也是世界上最早、最基本的無線數(shù)據(jù)通信協(xié)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(wǎng)絡(luò)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(xiàn)一點到多點的數(shù)據(jù)通信。8一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議純ALOHA協(xié)議之原理PrincipleofPureALOHA發(fā)送網(wǎng)上各站點在任何時刻只要需要，就可以自由地發(fā)送信息（以幀的形式）。信息發(fā)送完畢，發(fā)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(nèi)收到接收站的確認(rèn)信息，則表明發(fā)送成功，否則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀。但為了避免繼續(xù)沖突，各站需等待一段隨機時間后再重發(fā)；若再產(chǎn)生沖突，則再等待一段隨機時間再重發(fā)……若多次重發(fā)都失敗（仍收不到確認(rèn)信息），則停止發(fā)送該幀。ALOHA協(xié)議的最大特點是“想說就說”。9一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議純ALOHA協(xié)議之原理PrincipleofPureALOHA接收接收站根據(jù)“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(fā)送一個確認(rèn)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(fā)出的幀而損壞(發(fā)生沖突了)。任何幀相遇都會立即產(chǎn)生沖突（collision）純ALOHA協(xié)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(fā)送的信息數(shù)與實際發(fā)送的信息數(shù)之比)。10一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議時隙ALOHA協(xié)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(fā)送信息。這樣只有那些都在同一個時隙開始進行傳輸?shù)膸庞锌赡軟_突。故此可能發(fā)生沖突的危險區(qū)比ALOHA降低了大約一半，在任一幀傳輸時無其他幀發(fā)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(jié)構(gòu)及協(xié)議載波監(jiān)聽多路訪問協(xié)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(fā)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(fā)送之前先監(jiān)聽信道上是否有其他站點正在傳送（載波監(jiān)聽）。如果有，就稍候；如果無，就發(fā)送。如果多個站點同時發(fā)送，就會產(chǎn)生沖突，導(dǎo)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(rèn)幀爭用時間）以接收確認(rèn)幀。收不到確認(rèn)(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(jié)構(gòu)及協(xié)議監(jiān)聽算法TypesofCSMA使用CSMA，需要某種算法來規(guī)定發(fā)現(xiàn)信道忙時各站點應(yīng)該采取的策略。于是就有了幾種采用不同載波監(jiān)聽策略的CSMA技術(shù)：非堅持CSMA1-堅持CSMAP-堅持CSMA性能:CSMA>時隙ALOHA>純ALOHA13一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議非堅持CSMANon-PersistentCSMA信道監(jiān)聽如果信道忙，等待一個隨機時間，然后再次對信道進行監(jiān)聽。如果信道空閑，剛立即發(fā)送。發(fā)現(xiàn)沖突等待一個隨機時間，然后重新開始。14一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議1-堅持CSMA1-PersistentCSMA信道監(jiān)聽信道監(jiān)聽如果信道忙，繼續(xù)監(jiān)聽信道，一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑，立即發(fā)送。發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)信道空閑，百分之百（即概率為1）肯定發(fā)送。15一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議p-堅持CSMAP-PersistentCSMA信道監(jiān)聽如果信道忙，等待直到信道空閑。信道空閑，可能發(fā)送(概率為P)，可能延遲一個時間單位再發(fā)送(概率為1-P)。時間單位通常等于最大傳播時延。發(fā)現(xiàn)沖突等待一個隨機時間，然后重新開始。16一、硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議小結(jié)：CSMA協(xié)議每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽信道上有無其他站正在發(fā)送信息，若無，則發(fā)送數(shù)據(jù)；則有，則暫不發(fā)送，退避一段時間后再嘗試?！渥畲蟮奶攸c是“先聽后說”。CSMA的監(jiān)聽策略有三種算法：非堅持一旦監(jiān)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(jiān)聽。（信道利用率不高）1-堅持監(jiān)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(fā)送。如有沖突，等待一隨機時間后再監(jiān)聽。（沖突較大）P-堅持監(jiān)聽到信道忙時仍然堅持聽下去，直到空閑為止。當(dāng)聽到信道空閑時，以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)。(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(tǒng)概述18主要內(nèi)容

一

硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議二

工作原理三

以太網(wǎng)相關(guān)要點19二、工作原理CSMA/CD原理：介質(zhì)訪問規(guī)則以太網(wǎng)是典型的采用竟?fàn)幏绞浇鉀Q介質(zhì)占用問題的局域網(wǎng)技術(shù)，它的介質(zhì)訪問規(guī)則有三個關(guān)鍵點：1.連接在介質(zhì)上的多個節(jié)點對介質(zhì)擁有同等的訪問權(quán)限。采用競爭的方式來決定某一時刻由哪個節(jié)點來占用介質(zhì)，同一時刻內(nèi)可能有多個節(jié)點訪問網(wǎng)絡(luò)，這就是所謂的“多路訪問”。2.節(jié)點判斷網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)是否空閑以及發(fā)送是否成功都是通過載波監(jiān)聽的方式來實現(xiàn)的。3.從1、2兩點來看，以太網(wǎng)不可能避免兩個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)的情況出現(xiàn)，這就會產(chǎn)生沖突，因此必須設(shè)法避免沖突造成的不可恢復(fù)的通信差錯，這就要進行沖突檢測。20二、工作原理介質(zhì)訪問規(guī)則：如何控制節(jié)點訪問網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)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(fā)邊聽邊發(fā)沖突回退候時重發(fā)比喻：一個文雅的座談會21二、工作原理以太網(wǎng)基本工作原理：載波監(jiān)聽機制開始檢測介質(zhì)（監(jiān)聽）介質(zhì)忙？發(fā)送幀碰撞？隨機退避時間YESNONOYES繼續(xù)發(fā)送直至完成22二、工作原理以太網(wǎng)基本工作原理：CSMA/CD的缺點整體效能30%50%安全區(qū)域注意區(qū)域危險區(qū)域網(wǎng)絡(luò)繁忙時間：％使用設(shè)備數(shù)量21030PCDesktoppublishingwithlaserprinterDisklessCAD/CAMworkstation整體效能23二、工作原理以太網(wǎng)與CSMA/CD協(xié)議EthernetandCSMA/CD總線型和星型拓撲的網(wǎng)絡(luò)最常用的媒體訪問控制技術(shù)是CSMA/CD(載波監(jiān)聽多路訪問)協(xié)議。以太網(wǎng)是使用IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)（即采用CSMA/CD訪問控制技術(shù)）的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。最早是由施樂（Xerox）公司開發(fā)，后來由DEC和施樂公司聯(lián)手拓展。它是一種使用CSMA/CD訪問控制技術(shù)（遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）的局域網(wǎng)系統(tǒng)。85年IEEE802委員會在此基礎(chǔ)上頒布802.3標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)是最流行的局域網(wǎng)系統(tǒng)。由于以太網(wǎng)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(yōu)點，目前世界上80～85%與LAN相連的PC和工作站使用以太網(wǎng)連接。24二、工作原理CSMA堅持和退避CSMAPersistenceandBackoff25二、工作原理載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測CSMA/CD載波監(jiān)聽目的：降低沖突次數(shù)如果信道空閑，立即發(fā)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(fā)生可以盡快恢復(fù)使用一檢測到?jīng)_突就放棄傳輸，等待一個隨機時間，然后重新監(jiān)聽。26二、工作原理CSMA/CD執(zhí)行過程載波監(jiān)聽27二、工作原理每站在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先監(jiān)聽信道是否空閑；若是，則發(fā)送數(shù)據(jù)，并繼續(xù)監(jiān)聽下去，一旦監(jiān)聽到?jīng)_突，立即停止發(fā)送，并在短時間內(nèi)連續(xù)向信道發(fā)出一串阻塞信號（JAM）強化沖突，如果信道忙，則暫不發(fā)送，退避一隨機時間后再嘗試。CSMA/CD協(xié)議在CSMA協(xié)議基礎(chǔ)上增加了發(fā)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(xié)議已被IEEE802委員會采納，并以此為依據(jù)制定了IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。CSMA/CD協(xié)議同樣可分為“非堅持”、“1-堅持”和“p-堅持”三種。以太網(wǎng)通常采用非時隙1-堅持CSMA/CD。ATC系統(tǒng)概述29主要內(nèi)容

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硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議二

工作原理三

以太網(wǎng)相關(guān)要點30二、工作原理以太網(wǎng)工作原理：載波監(jiān)聽多路訪問CarrierSenseMultipleAccess(CSMA)一個站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，要先將其沖突計數(shù)器清零，然后監(jiān)聽電纜，看是否有其他站點的載波(信號)在傳送?！氨O(jiān)聽”可以通過監(jiān)測電纜上是否有電流（每個比特大致為18～20毫安）來實現(xiàn)。每個比特是以10MHz(快速以太網(wǎng)為100MHz）的時鐘頻率進行曼徹斯特編碼后發(fā)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(zhǔn)備。

【幀間隔】以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀之間的最小時間間隔，用于設(shè)備恢復(fù)，以便下一幀數(shù)據(jù)的接收。任何一個以太網(wǎng)幀，則在傳輸前都要等待一個幀間隔時間。只有此期間網(wǎng)絡(luò)持續(xù)空閑，才能開始試發(fā)送。幀間隔使網(wǎng)路上的各個設(shè)備都有相同的機會獲得發(fā)送權(quán)。31二、工作原理以太網(wǎng)工作原理：沖突檢測CollisionDetection(CD)CSMA并不能避免兩個站點同時發(fā)送。如果兩個站點都想發(fā)送，而且都監(jiān)聽到信道是空閑的，它們將都認(rèn)定目前無人在使用信道。這樣就會產(chǎn)生沖突。每個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站點都繼續(xù)監(jiān)聽自己的發(fā)送過程。如果發(fā)現(xiàn)沖突（如同軸電纜上的電流值超過24毫安），就立即停止發(fā)送，而改發(fā)一個32比特的阻塞碼。發(fā)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(jiān)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(nèi)能檢測到?jīng)_突，要求限制最小幀長(持續(xù)時間應(yīng)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(dāng)作沖突碎片處理而丟棄之。32二、工作原理以太網(wǎng)的性能（1）PerformanceofEthernet(1)如果只有一個站點要發(fā)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(wǎng)絡(luò)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(fā)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)的性能（2）PerformanceofEthernet(2)隨著網(wǎng)絡(luò)利用率的增加，特別是如果有許多站點爭用時,可能出現(xiàn)過載情況。此時，網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)。為什么一個共享的以太網(wǎng)要求站點數(shù)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(xiàn)高沖突率，傳輸時間也極可能變化很大（由于退避）。使用網(wǎng)橋或交換機將LAN分成兩個或更多個沖突域?qū)⑹菢O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(fā)送站完成發(fā)送前開始接收到幀，以太網(wǎng)規(guī)定了最小幀長（如要求每個幀有效長度不小于64個字節(jié)）。最小幀長與網(wǎng)絡(luò)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(shù)目有關(guān)。所有這些因素定義了一個稱為“以太網(wǎng)時隙”的參數(shù)。帶寬為10Mbps或100Mbps的以太網(wǎng)時隙為512比特（64字節(jié)，對10Mbps以太網(wǎng)為51.2微秒）時間，帶寬為1000Mbps的以太網(wǎng)時隙為4096比特（512字節(jié)）時間。35二、工作原理以太網(wǎng)工作原理：退避重發(fā)

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

BinaryExponentialBackoffAlgorithm當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)沖突時，發(fā)生沖突的發(fā)送站點將延遲（退避）一個時間（由退避算法決定）后才能重發(fā)。退避算法要求每個發(fā)送站點在試圖重新傳輸前必須等待的時間應(yīng)為時隙（51.2微秒）的整數(shù)倍。該整數(shù)的取值則由下式?jīng)Q定：

0≤R＜2K-1，式中K=min(N,10)變量K實際上是沖突的次數(shù)，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(wǎng)站點的隨機程序決定的。隨著連續(xù)沖突次數(shù)的增加，可能產(chǎn)生的退避時間范圍將呈指數(shù)增加。規(guī)定最大重發(fā)次數(shù)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(shù)列范圍為{0,1,2,3}，表明再次沖突的概率為四分之一。對應(yīng)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(shù)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(shù)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(tǒng)概述39主要內(nèi)容

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硬件結(jié)構(gòu)及協(xié)議二

工作原理三

以太網(wǎng)相關(guān)要點40三、以太網(wǎng)相關(guān)要點IEEE802.3幀格式IEEE802.3FrameFormat前同步字段：56個0和1交替出現(xiàn)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(jié)(從目標(biāo)地址到幀校驗字段)PA1010…1010前同步碼SFD10101011幀起始DA目標(biāo)地址SA源地址L數(shù)據(jù)字段長度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗41三、以太網(wǎng)相關(guān)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(biāo)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(biāo)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(shù)據(jù)長度，或者是信息類型，取決于該幀是按IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，還是按早期的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)LLC數(shù)據(jù)字段：由LLC子層提供的數(shù)據(jù)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(huán)冗余碼42三、以太網(wǎng)相關(guān)要點最大幀長度MaximumFrameLength任何長度超過1518字節(jié)的幀被稱為“超長幀”，將被接收站自動丟棄。43三、以太網(wǎng)相關(guān)要點最小幀長度MinimumFrameLength任何長度小于64字節(jié)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(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)的幀類型EthernetFrameTypes802.3的幀格式PA1010…1010前導(dǎo)SFD10101011幀起始DA目標(biāo)地址SA源地址L長度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗PA1010…1010前導(dǎo)11同步DA目標(biāo)地址SA源地址類型DATAPADFCS幀校驗MAC控制操作碼(2字節(jié))控制碼參數(shù)(60字節(jié)，不足填0)

62位2位6字節(jié)6字節(jié)2字節(jié)46-1500字節(jié)4字節(jié)

類型值不超過1500時，表示數(shù)據(jù)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(biāo)識）幀，用來輔助路由和網(wǎng)絡(luò)管理。值為其他時，表示非標(biāo)準(zhǔn)的專用幀。以太網(wǎng)的幀格式三、以太網(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)MAC子層：如何工作PA1010…1010前導(dǎo)SFD10101011幀起始DA目標(biāo)地址SA源地址L數(shù)據(jù)字段長度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗發(fā)送過程最開始是生成正確的前導(dǎo)/SFD序列，接著是真正的幀內(nèi)容（包括DA，SA，長度/類型以及數(shù)據(jù)），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(jié)的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，并將其串行化為可在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上進行傳輸?shù)奈涣?。三、以太網(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)MAC子層：如何工作PA1010…1010前導(dǎo)SFD10101011幀起始DA目標(biāo)地址SA源地址L數(shù)據(jù)字段長度DATA數(shù)據(jù)PAD幀填充FCS幀校驗接收過程MAC層將輸入的位流重新轉(zhuǎn)化為由字節(jié)構(gòu)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(dǎo)和幀起始SFD字段。然后MAC層將所接收幀中的目標(biāo)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(jié)果與從接收幀F(xiàn)CS字段（最后4個字節(jié)）中值CRC比較。如果彼此不匹配，MAC層就發(fā)出“出錯”報告。如果正確，就將數(shù)據(jù)字段上傳給LLC子層。三、以太網(wǎng)相關(guān)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(wǎng)就是令牌環(huán)網(wǎng)。硬件地址為48位，寫成12個十六進制數(shù)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(guī)范的寫法是每個字節(jié)用一個連字符(如08-00-20-00-70-DF)。MAC地址有六個字節(jié)的信息，常用十六進制表示，前三個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商代號，后三個字節(jié)為廠商分配到設(shè)備上的序列號，如下：廠商CISCO3ComHPSunIBMIntel廠商代號00000C02608C08000908002008005A00AA00三、以太網(wǎng)相關(guān)要點關(guān)于MAC地址MoreaboutMACAddress每個MAC地址在全球都是唯一的。如果生產(chǎn)商用完了分配的標(biāo)識數(shù)字，它總是能夠得到新的前綴。FF-FF-FF-FF為廣播地址。幀結(jié)構(gòu)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(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)地址的傳送TransmittinganEthernetAddress三、以太網(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)卡EthernetCards【類型】

常用網(wǎng)卡類型總線規(guī)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(yīng)另配一只遠程引導(dǎo)芯片（PROM）【網(wǎng)卡接口形式】

AUI插座(15芯)

10BASE5(粗纜以太網(wǎng)用，接收發(fā)器上DIX連接頭）

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

TPI插座

10BASE-T(雙絞線以太網(wǎng)用，接RJ-45雙絞線接頭)三、以太網(wǎng)相關(guān)要點以太網(wǎng)電纜標(biāo)志Concisenotation同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度500米）電纜上傳輸?shù)男盘柺腔鶐盘枺〝?shù)字信號）傳輸速率為10Mbps同軸電纜（每個網(wǎng)段最大長度3600米）電纜上傳輸?shù)男盘柺菍拵盘枺M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(fù)用和多址方式53主要內(nèi)容

一

概述

二

頻分復(fù)用

三

時分復(fù)用

四

碼分復(fù)用

五

多址技術(shù)1.信道（多路）復(fù)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(fù)用基本方法：

頻分復(fù)用（FDM）時分復(fù)用（TDM）碼分復(fù)用（CDM）1.信道（多路）復(fù)用55一

、概述頻分復(fù)用原理f1f2fNOOO

1.信道（多路）復(fù)用56一

、概述時分復(fù)用原理t1t2tNOOO

1.信道（多路）復(fù)用57一

、概述碼分復(fù)用原理t1t2tNOOO

1.信道（多路）復(fù)用58一

、概述

3種多路復(fù)用新方法：

空分復(fù)用(SDW)（智能天線）極化復(fù)用(PDW)（衛(wèi)星通信）波分復(fù)用(WDM)（光信號）2.多址接入技術(shù)59一

、概述目的：多個用戶共享信道、動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)計特性復(fù)用的多址技術(shù)。3.信道復(fù)用與多址技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系60一

、概述（1）聯(lián)系多址技術(shù)是在信道復(fù)用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的；信道復(fù)用和多址技術(shù)都包含多路信號復(fù)合、傳輸和分割的過程。（2）區(qū)別信道復(fù)用是靜態(tài)的，研究信道如何劃分的問題；多址技術(shù)是動態(tài)的，研究如何區(qū)分用戶的問題。信道復(fù)用和多址方式62主要內(nèi)容

一

概述

二

頻分復(fù)用

三

時分復(fù)用

四

碼分復(fù)用

五

多址技術(shù)63二、頻分復(fù)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(yīng)子頻帶的頻率要求選擇N個載波，在發(fā)送端對N路信號分別進行調(diào)制，在接收端將此N路信號分別解調(diào)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(diào)制方式一般選擇SSB方式，以節(jié)省帶寬。64二、頻分復(fù)用(a)發(fā)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(fù)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(fù)用頻分復(fù)用實例：國際電信聯(lián)盟建議前群：又稱3路群。由3個話路經(jīng)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(gòu)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(fù)用12路群的多級調(diào)制調(diào)制器48k三路復(fù)用BPF1224調(diào)制器60k調(diào)制器72k調(diào)制器84kBPFBPFBPF6072728484969610860108124356789101112信號三路復(fù)用三路復(fù)用三路復(fù)用68二、頻分復(fù)用頻分復(fù)用的主要缺點：－－要求系統(tǒng)的非線性失真很小，否則將因非線性失真而產(chǎn)生各路信號間的互相干擾；－－用硬件實現(xiàn)時，設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)較為復(fù)雜，特別是濾波器的制作和調(diào)試較繁難；－－成本較高。信道復(fù)用和多址方式70主要內(nèi)容

一

概述

二

頻分復(fù)用

三

時分復(fù)用

四

碼分復(fù)用

五

多址技術(shù)71三、時分復(fù)用1.時分復(fù)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(fù)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(shù)字電路實現(xiàn)，因而也容易集成。而FDM要使用調(diào)制解調(diào)器和濾波器，所以集成比較困難。72三、時分復(fù)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(zhuǎn)開關(guān)s1(t)s2(t)s2(t)s1(t)sN(t)sN(t)時隙1旋轉(zhuǎn)開關(guān)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(fù)用原理73三、時分復(fù)用時分復(fù)用原理圖示tttt74三、時分復(fù)用時分復(fù)用時隙分配和幀結(jié)構(gòu)12n12n12TTc時隙長度幀周期75三、時分復(fù)用3.PCM一次群幀結(jié)構(gòu)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(fù)幀，F(xiàn)0，F(xiàn)1，…，F(xiàn)15。復(fù)幀的頻率為8kHz/16=500Hz，復(fù)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(tǒng)。76三、時分復(fù)用3.PCM一次群幀結(jié)構(gòu)PCM一次群幀結(jié)構(gòu)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(fù)用3.PCM一次群幀結(jié)構(gòu)隨路信令TS31TS30TS29TS28TS27TS26TS25TS24TS23TS22TS21TS20TS19TS18TS17TS16TS15TS14TS13TS12TS11TS10TS9TS8TS7TS6TS5TS4TS3TS2TS1TS000001A211abdabcdcabdabcdc信令時隙F1F15CH1CH16CH15CH30F0同步信令信令78三、時分復(fù)用4.復(fù)接定義：時分復(fù)用的PCM系統(tǒng)中，把兩路或兩路以上的低速數(shù)字信號合并成一路高速數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字復(fù)接。79三、時分復(fù)用4.復(fù)接目的：解決來自若干條鏈路的多路信號的合并和區(qū)分；復(fù)接與分接：將低次群合并成高次群的過程稱為復(fù)接；反之，將高次群分解為低次群的過程稱為分接；關(guān)鍵技術(shù)問題：多路TDM信號時鐘的統(tǒng)一和定時問題。80三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整低次群合成高次群時，需要將低次群信號的時鐘調(diào)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(yīng)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(diào)整所需的開銷。81三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整碼速調(diào)整方案：有多種。如：正碼速調(diào)整、負碼速調(diào)整、正/負碼速調(diào)整等；82三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整正碼速調(diào)整法：其基本原理為：復(fù)接設(shè)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(xiàn)重復(fù)抽樣的情況時，需減少一次抽樣，或?qū)⑺闃又瞪崛ァ?3三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整(a)(b)(c)正碼速調(diào)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(fù)用5.碼速調(diào)整支路比特率(kb/s)2048支路數(shù)4幀結(jié)構(gòu)比特數(shù)幀同步碼(1111010000)向遠端數(shù)字復(fù)用設(shè)備送告警信號為國內(nèi)通信保留自支路來的比特碼速調(diào)整控制比特Cj1(見注)自支路來的比特碼速調(diào)整控制比特Cj2(見注)自支路來的比特碼速調(diào)整控制比Cj3(見注)用于碼速調(diào)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(shù)每支路最大碼速調(diào)整速率標(biāo)稱碼速調(diào)整比848b206b10kb/s0.42485三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整話路時分復(fù)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ITU）準(zhǔn)同步數(shù)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(shù)字體系（SDH）86三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）——E體系層次比特率（Mb/s）路數(shù)（路

64kb/s）E

12.04830E

28.448120E

334.368480E

4139.2641920E

5565.148768087三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）——T體系層次比特率（Mb/s）路數(shù)（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(fù)用5.碼速調(diào)整準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）——T體系130

(30路

64kb/s)一次群2.048Mb/sPCM復(fù)用設(shè)備1

4路

2.048Mb/s二次群

8.448Mb/s二次復(fù)用4復(fù)用設(shè)備三次群

34.368Mb/s三次復(fù)用復(fù)用設(shè)備144路

8.448Mb/s

五次復(fù)用復(fù)用設(shè)備五次群

565.148Mb/s4路

139.264Mb/s

四次群

139.264Mb/s復(fù)用設(shè)備144路

34.368Mb/s

四次復(fù)用E體系結(jié)構(gòu)圖89三、時分復(fù)用5.碼速調(diào)整同步數(shù)字體系體系結(jié)構(gòu)（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(jié)構(gòu)，其重復(fù)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(fù)用6.主要優(yōu)點SDH和PDH的關(guān)系將若干路PDH接入STM-1內(nèi)，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(diào)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(fù)用和多址方式92四、碼分復(fù)用1.基本原理（1）碼組正交的概念：設(shè)x和y表示兩個碼組：式中i=1,2,…,N93四、碼分復(fù)用1.基本原理（1）碼組正交的概念：互相關(guān)系數(shù)定義：兩碼組正交的必要和充分條件:94四、碼分復(fù)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(fù)用1.基本原理（1）碼組正交的概念：四路碼分復(fù)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(fù)用1.基本原理（1）碼組正交的概念：四路碼分復(fù)用波形圖： 四路碼分復(fù)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(fù)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(shù)為2的整冪的哈達碼矩陣的遞推公式98四、碼