計算機網路通道復用技術

還記得計算機網路中的通道復用技術麼? 來來來, 一起複習一下.

問: 什麼是通道復用. 在回答這個問題之前先看這樣乙個場景:

其中u1u2是兩個使用者, 如果這兩個使用者之間連通的通道在他們使用過程中, 被他們完全占用了, 其他人就只能等著了. 那有人說了, 那就多架設通道不就好了. 如果說ab之間的通道可以滿足20g 流量的傳輸, 而u1u2在通訊的過程中, 只使用了其中的千分之一, 這就造成了資源的極度浪費, 不管從哪方面考慮, 都應該充分利用其傳輸的效能.

而這個時候, 為了解決這個問題, 就出現了通道的復用技術. 簡單說, 就是可以在同乙個通道上同時傳送多路資料. 如圖:

為了方便理解, 將通道轉化為單工通訊. 其中u1給u2傳送資料的同時,u3也可以給u4傳送資料. 同乙個通道可傳輸多路訊號的通訊.

通道復用的基本思路簡單說就是, 在傳送端將多路訊號揉成乙個訊號傳送, 而接收端需要將訊號再拆分成各路訊號進行分發.

如何實現通道的復用呢?

現在最常使用的傳輸媒介就是光纖了, 都知道光訊號有不同的頻率, 可見光只占用其中的一小部分.

而頻分復用, 就是通過將不同頻率的訊號進行融合, 然後在接收端再進行不同頻率訊號的分離. 當然, 疊加後的頻率是不能超出傳輸媒介的頻率頻寬的.

復用技術是可以連續復用的, 從a通過復用, 生成的訊號可以在b處再次進行訊號的疊加, 而遇到頻率頻寬低的通道可拆分傳輸, 最大限度的使用其傳輸效能.

時分復用很好理解, 將通道按照時間段進行劃分, 多個輸入端輪流傳送資料, 接收端再按照時間段將資料進行拆分.

問題

時分復用技術的問題顯而易見, 每個輸入方占用通道的機會都是均等的. 如果說a沒有資料, 為了接收端能夠按照時間間隔正確分發資料,a所占用的時間間隔會留空, 造成資源的浪費.

為了解決時分復用空閒造成的資源浪費, 出現了統計時分復用. 基本思路一致, 也是將通道按照時間間隔進行分割, 不同的是, 每次放入資料的時候, 會攜帶乙個tag, 標記本段資料的所屬, 接收端根據tag對分段資料進行識別分發(當然, 接收端同時會將附帶的tag去掉). 這樣一來, 只要有資料就方, 而不用空出空閒間隔了.

波分復用技術說白了, 其實就是頻分復用. 都知道, 光是有不同的波長的, 波分復用是根據不同的波長進行復用.

問題是, 光的波長和頻率成反比, 波長一定, 頻率就也定了. 這這這, 不就是頻分復用換了個名嘛. (可能只是因為在復用時用到的技術不同吧)

先說一下, 碼分復用中的碼是什麼. 在傳輸過程中, 將乙個位元的時間間隔, 再次切分為 n 個間隔, 其中每個間隔稱為乙個碼片.

每個傳送接收方, 定義乙個自己的碼片序列, 如下:

一共7個碼片(也就是說, 原來傳送1位元的資料, 現在需要傳送7位元). 當傳送資料的時候, 如果是二進位制1, 就直接傳送碼片序列, 如果是二進位制0, 則將碼片序列取反再傳送.

那麼這個傳送的序列如何疊加呢? 很簡單, 就是兩者波形的疊加. 1+1=2, (-1)+(-1)=-2, -1+1=0. (向量的點積) 疊加後的波形是兩個波形的和.

到這裡都很好理解, 問題是接收方如何從資料中將波形分離出來呢? 前面的分離都是物理模型, 咱也不太懂, 到這裡是數學模型了, 可以簡單嘮一嘮.

先複習一下向量相關的概念

首先, 上方的碼片就是乙個包含: 1, -1 的向量.

碼片向量的規格化內積: 按位相乘, 取平均值. (內積是向量的概念, 就是點積除以 n)

根據這個定義, 有如下推理:

正交碼片: 內積為0

訊號拆分

首先, 容易分離的不同向量必須是正交向量. 證明過程就不說了, 咱也不懂

如何拆分訊號呢? 結果很簡單, 做內積運算, 若內積為0, 則當前位元沒有自己的訊號, 否則為1或-1, 既1或0.

通道復用技術除了上面幾種, 還有: 空分復用等等.

不同的復用技術, 其對應的應用場景不同. 簡單回顧一下.

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