第八章-通信网络中的传输介质和传输网络
如何选择传输介质
不同的通信网络系统需要选择不同的传输介质。选择通信网络传输介质的四个基础如下:
- 拓扑结构:如果星形结构不适合同轴电缆,则可以选择双绞线(请注意,这里提到的星形结构是指物理结构。事实上,从机制的角度来看,由双绞线组成的局域网应该是总线结构)。
- 容量:介质提供的传输速率、可靠性和错误率应能够满足要求。尽量选择可靠性高的介质。当然,高可靠性介质本身的成本也会增加。
- 应用环境:包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等。
- 成本:考虑现有投资成本。
从频谱到带宽
:将低频信号转移到高频,使信号更容易在线传输,不易受到影响 影响干扰源。
调制前或的信号称为基带信号,通常在低频范围内。每个波形承载的信息量越大,数据带宽就越宽。调制后的信号称为频带信号,其数据带宽没有改变,但信号更容易在线路中传输。
带宽在通信中有两个含义。一个是频率范围(单位是Hz),一个是数据流的频率(单位是bit/s,每秒的位数)。日常生活中描述的线路带宽值是线路的标称带宽。
可见的线-有线网络的传输介质
1.光纤
2.同轴电缆
没有光缆的时代绝对是主流。同轴电缆多用于同轴电缆E1/T1接口电缆、广播电视网络、设备支架连接、有线电视、共用天线系统、彩色或单色射频监控器的转移。
3.双绞线
双绞是为了抵抗干扰,防止噪音影响数据。
可安装双绞线两端RJ-45或者RJ-用于插入以太网交换机的11个水晶头,HUB、计算机以太网卡或其他计算机IP设备的RJ-45插孔;RJ-11接头用于插入电话机、PBX的RJ11插孔。
4.以太网延伸工具-光纤收发器
光纤收发器:将电信号转换为光信号,又称光猫。
有线传输设备和网络
设备连接到电缆的两端,接收外部信号并进行有效的信号调整,以确保信号在下一条线路上稳定传输,或以某种方式显示调整后的信号。
1.光纤传输网先驱——PDH
PDH在光纤两端提供时钟和速度的设备之一。PDH准同步数字序列,PDH点对点同步。PDH基本上已经被淘汰了。
2.接口转换器
通信中的接口转换技术原理并不是那么简单。由于接口转换,信号改变了传输方 其电气参数、帧格式等参数可能会发生变化,时钟同步模式也会发生变化。
3.SDH
:SDH(Synchronous Digital Hierarchy),SDH/SONET称为光同步数字传输网。SDH全球网络节点接口统一(NNI),它是数字传输系统中真正的国际标准。
PDH无法形成环网,无反转保护机制。
SDH优点在于:
- 具有一套标准化的信息结构等级,称为同步传输模块,通过同步重用,软件一次从高速重用信号中分离并插入低速支路信号。
- 具有自愈保护功能,可提高网络通信质量,应对紧急情况。
- SDH网络结构适应性强,可装载多种信号。
4.MSTP:多业务传输平台
MSTP将传统的SDH复用器、光波分复用系统终端、数字交叉连接器、网络二层交换机IP边缘路由器等独立设备合成为统一控制和管理的网络设备,也称为基于SDH技术多业务传输平台。
5.多车道高速公路:WDM
WDM利用光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特性,将光纤可能应用的波长范围划分为多个波段,每个波段作为传输预定波长光信号的独立通道。
6.分组传输网,IP化学无线接入网、切片分组网
(1)分组传输网(PTN) PTN主要解决基站数据回传业务。
SDH负责解决,在城市范围内,MSTP用以解决TDM和以太网的传输。
PTN技术采用MPLS技术传输版——MPLS-TP,利用二层MPLS隧道,实现数据业务的稳定传输,提供端到端QoS,通过MPLS流量工程控制业务路由和带宽,避免负载不平衡造成的拥带宽的控制,避免负载不平衡造成的拥塞问题,通过MPLS支持的DiffServ该机制保证了业务承诺带宽。 (2)IP化无线接入网(IPRAN) :无线接入网IP化”。
PTN初期只能支持二层处理,IPRAN全面支持IPv4/IPv支持六、三层转发和路由功能MPLS三层功能,三层MPLS VPN三层组播。
(3)切片分组网(SPN) SPN继承了以太网传输架构PTN增强和创新传输方案的功能特点,以满足5G业务需求。
7.OTN和ASON:光传输网络和智能光网络
利用高容量的业务传输WDM不同的光波传输;传输TDM、采用以太网业务SDH/SONET整个系统架构。
OTN(光传输网)结合WDM和TDW基于波分复用技术的特点SDH/SONET类似的电层为客户信号提供在波长或子波长上传输、重用、交换和保护恢复的技术。
(ASON)是以OTN基于自动交换传输网,ASON智能控制通过标准控制信令引入光网络,使光传输网络具有超高性能、安全保护能力、管理维护能力,自动找到网络拓扑和路由,具有灵活的调度能力,实现不同厂家设备的交换和操作。
无线传输技术
无线网络可以传输模拟信号或数字信号。
1.微波通信
通信中使用的微波频率的具体波段为: L波段:1~2GHz,常用于移动通信 S波段:2~4GHz,主要用于微波接力通信和地球站之间的卫星通信。 C波段:4~8GHz,与S波段相同,C波段应用最多。 X波段:8~13GHz,卫星通信用于微波接力通信和地球站之间。 Ku波段:13~18GHz,与上相同。 K波段:18~28GHz,用于空间通信和近距离地面通信。 Ka波段:28~40GHz,用于地球站与空间站之间的通信。
微波的弱点:1。微波通过空气传输,容易受到其他外部环境的干扰;2.由于微波直线传输的特点,高层建筑无法阻挡电波束的方向。
2.调制和解调
在大多数情况下,为了保证原始信息的高效传输,需要将输入的低频信号调制到高频载波上。在无线电通信系统中,选择合适的调制方法是提高传输能力的首要任务。载波调制后的高频电振荡称为调波。它通过通道传输到接收端。调整后,恢复到原始基带信号,完成传输的全过程。
3.扩频、跳频和直接序列
扩频是扩展频带的宽度。一个简单的概念是在宽带传输中隐藏窄带传输。扩频通信是将通信信号占用的频带宽度扩展到比信息带宽高很多倍的技术。扩频通常采用多种具体的实现方法:常见的跳频(FHSS)和直接序列(DSSS),以及跳时扩频、混合扩频等。
DSSS又称噪声调节扩频。在应用中,实际信号与一系列精心挑选的噪声信号相结合。直接序列(DSSS)扩频是指在发送端直接使用高频扩频码序列来扩展信号的频谱,而在接收端使用相同的扩频码序列来解开扩展
4.Wi-Fi
访问节点只需在局域网的任何终端位置部署(AP,Access Point)——事实上,它是我们常用的安装无线路由器Wi-Fi终端电子设备(如计算机、手机、家电等。)可以访问局域网。
5.蓝牙技术
目的是在终端之间实现短距离数据传输。
蓝牙设备采用的是跳频技术(FHSS),能抵抗信号衰减,有效减少同频干扰,提高通信安全性。Wi-Fi早期占用的频段与全球开放的频段相同.4GHz上。
6.无线光纤——MMDS和LMDS
工作频段在10GHz以上的点到多点固定无线传输设备一般称为本地多点分配系统(LMDS,Local Multipoint Distribution System),而3.5GHz频率的设备被称为多通道微波分配系统(MMDS,Multichannel Microwave Distribution System)。LMDS和MMDS被称为“无线光纤”。
LMDS和MMDS设计为可支持IP、TDM等透明数据通道,用以解决最后一千米的数据、语音接入问题。MMDS一般的可用带宽为双向几十兆比特每秒,而LMDS带宽则可高达一百多兆比特每秒。
7.WAPI
WAPI是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure的英文缩写,即“无线局域网鉴别与保密基础结构”,是无线局域网(WLAN)中的一种传输协议,它与现行的802.11b传输协议比较相近。
8.其他常用无线通信技术
- 超宽带:以极低的功率,在极宽的频率范围,以极高的速率传输信息的无线通信技术。用于雷达及防窃听。
- ZigBee技术:一种耗电极低的短距离无线网络技术。
- Z-Wave技术:一种低成本、低能耗、高可靠性的短距离双向无线通信技术,应用于家庭自动化、小型工业控制。
- RFID技术:利用无线电射频与被识别物体进行双向通信,实现数据交换,从而达到识别物体的目的。
- 无线Mesh网:又称为“无线网状网”或者“无线多路网”。它可以与各种宽带接入技术和移动通信技术结合在一起,组成一个含有多跳无线链路的无线网状网。
9.天线简介
无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波的形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小一部分能量),并通过馈线送到无线电接收机。
高空孤独的通信巨人——卫星通信
地球上(包括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信,当然,它也属于无线通信技术。