1.信道复用技术

复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。

它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。

1.频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)

将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）

2.时分复用TDM(Time Division Multiplexing)

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。

 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。

TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。

时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

时分复用可能会造成线路资源的浪费

使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。

3.统计时分复用 STDM(Statistic TDM)

STDM 帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。

4.波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)

波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。

5.码分复用 CDM(Code Division Multiplexing)

常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。

各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。

这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

码片序列(chip sequence)

每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 (chip)。

每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。

如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。

如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。

例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。

发送比特 1 时，就发送序列 00011011，

发送比特 0 时，就发送序列 11100100。

S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

码片序列实现了扩频：

假定S站要发送信息的数据率为 b bit/s。由于每一个比特要转换成 m 个比特的码片，因此 S 站实际上发送的数据率提高到 mb bit/s，同时 S 站所占用的频带宽度也提高到原来数值的 m 倍。

这种通信方式是扩频(spread spectrum)通信中的一种。

扩频通信通常有两大类：

一种是直接序列扩频DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面讲的使用码片序列就是这一类。

另一种是跳频扩频FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)。

CDMA 的重要特点

每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交 (orthogonal)。

在实用的系统中是使用伪随机码序列。

码片序列的正交关系

令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。

两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积等于0：

等于正交关系的另一个重要特性

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是 1 。

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。

CDMA 的工作原理

2.数字传输系统

在早期电话网中，从市话局到用户电话机的用户线是采用最廉价的双绞线电缆，而长途干线采用的是频分复用 FDM 的模拟传输方式。

与模拟通信相比，数字通信无论是在传输质量上还是经济上都有明显的优势。

目前，长途干线大都采用时分复用 PCM 的数字传输方式。

脉码调制 PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。

由于历史上的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准：

北美的 24 路 PCM（简称为 T1）

欧洲的 30 路 PCM（简称为 E1）

我国采用的是欧洲的 E1 标准。

E1 的速率是 2.048 Mbit/s，而 T1 的速率是1.544 Mbit/s。

当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。

旧的数字传输系统存在许多缺点最主要的是以下两个方面：

速率标准不统一

如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的基于光纤高速数据传输就很难实现。

不是同步传输

在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。

当数据传输的速率很高时，收发双方的时钟同步就成为很大的问题。

同步光纤网 SONET

同步光纤网 SONET (Synchronous Optical Network) 的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。

SONET 为光纤传输系统定义了同步传输的线路速率等级结构

对电信信号称为第 1 级同步传送信号 STS-1 (Synchronous Transport Signal)，其传输速率是 51.84 Mbit/s。

对光信号则称为第 1 级光载波 OC-1 (OC 表示Optical Carrier)。

现已定义了从 51.84 Mbit/s (即OC-1) 一直到9953.280 Mbit/s (即 OC-192/STS-192) 的标准。 同步数字系列 SDH

ITU-T 以美国标准 SONET 为基础，制订出国际标准同步数字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。

一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。

其主要不同点是：SDH 的基本速率为 155.52 Mbit/s，称为第 1 级同步传递模块(Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。

SONET / SDH 标准的意义

使不同的数字传输体制在 STM-1 等级上获得了统一。

第一次真正实现了数字传输体制上的世界性标准。

已成为公认的新一代理想的传输网体制。

SDH 标准也适合于微波和卫星传输的技术体制。

3.宽带接入技术

用户要连接到互联网，必须先连接到某个 ISP。

在互联网的发展初期，用户都是利用电话的用户线通过调制解调器连接到 ISP 的，电话用户线接入到互联网的速率最高只能达到 56 kbit/s。

美国联邦通信委员会 FCC 认为只要双向速率之和超过 200 kbit/s 就是宽带。

从宽带接入的媒体来看，可以划分为两大类：

有线宽带接入

无线宽带接入

1.有线的宽带接入：

非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。

标准模拟电话信号的频带被限制在 300~3400 Hz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。

ADSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。

DSL 就是数字用户线 (Digital Subscriber Line) 的缩写。

DSL 的几种类型

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线

HDSL (High speed DSL)：高速数字用户线

SDSL (Single-line DSL)：1 对线的数字用户线

VDSL (Very high speed DSL)：甚高速数字用户线

DSL (Digital Subscriber Line) ：数字用户线。

RADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自适应 DSL，是ADSL 的一个子集，可自动调节线路速率）。

ADSL 的传输距离

ADSL 的传输距离取决于数据率和用户线的线径（用户线越细，信号传输时的衰减就越大）。

ADSL 所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。

例如：

0.5 毫米线径的用户线，传输速率为 1.5 ~ 2.0 Mbit/s 时可传送 5.5 公里，但当传输速率提高到 6.1 Mbit/s 时，传输距离就缩短为 3.7 公里。

如果把用户线的线径减小到 0.4 毫米，那么在 6.1 Mbit/s 的传输速率下就只能传送 2.7 公里。

ADSL 的特点

上行和下行带宽做成不对称的。

上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。

ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个

ADSL 调制解调器。

我国目前采用的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。

这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。

ADSL 的数据率

由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。

当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。

ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。

通常下行数据率在 32 kbit/s 到 6.4 Mbit/s 之间，而上行数据率在 32 kbit/s 到 640 kbit/s 之间

DMT 技术

DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而249 个子信道用于下行信道。

每个子信道占据 4 kHz 带宽（严格讲是 4.3125 kHz），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。

光纤同轴混合网（HFC网）

HFC (Hybrid Fiber Coax) 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。

HFC 网除可传送 CATV 外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。

现有的 CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。

HFC 网对 CATV 网进行了改造。

HFC 网的主干线路采用光纤

HFC 网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术。

在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM，这比使用数字光纤更为经济。

模拟光纤从头端连接到光纤结点 (fiber node)，即光分配结点 ODN (Optical Distribution Node)。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。

 FTTx 技术

FTTx 是一种实现宽带居民接入网的方案，代表多种宽带光纤接入方式。

FTTx 表示 Fiber To The…（光纤到…），例如：

光纤到户 FTTH (Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭，可能是居民接入网最后的解决方法。

光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。

光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb)：光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。