Westmont College 长距离数字连接技术 CS 140 Part VI 长距离数字连接技术 Chapter 12

Motivation 局域网的局限： 跨越… 规模：不能处理任意数量的计算机 距离：不能连接任意距离的计算机 地理上远距离连接计算机 高速数字接入 2018/12/27

长距离传输技术 一般解决方案: 租用电信公司的传输机制 点对点技术 并不属于传统意义上的电话系统：数字化 更多手段：铜线、光纤、微波、卫星 用户可自由选择数字或模拟方式 2018/12/27

租用连接的设施 模拟电路 数字电路 Modem－两端都需要 DSU / CSU －两端都需要 Data Service Unit 数据服务单位 Channel Service Unit 信道服务单位 2018/12/27

数字电路技术 由电话公司开发 用于语音系统中 用户电话的模拟语音被转换为数字格式（数字语音） 在网络上传输数字格式（数字语音） 数字语音转换回模拟语音 2018/12/27

数字化信号图示 每个采样选取最近的整数值 在电话标准中称为 Pulse Code Modulation (PCM) 2018/12/27

DSU / CSU 在一个盒子中 ，完成两个功能 主要是因为电话业界的数字编码与计算机业界的数字编码方式不同 DSU 部分 CSU 部分 负责两种编码方式的互译 CSU 部分 线路终结、调试 用于维护 2018/12/27

DSU / CSU图示 数字电路的费用取决于 跨越距离 电路容量 2018/12/27

电话标准 由各个国家的电话公司负责制定 美国电话标准的命名规则：字母T后跟随一个数字 Note: 工程师将电路容量视为 “speed” 2018/12/27

电路容量实例 Note: 数字线路根据一组电话标准分类 2018/12/27

DS术语与数据速率 电话公司设计数字电路来承载语音 T1标准 单个语音信道要求64kbps（每秒8000个8比特采样） 允许电路承载24路独立语音呼叫 小容量电路：电话公司使用TDM（时分多路复用）技术来细分T1电路，从而使不需要1.544Mbps的公司可以通过租用部分T1数字电路来节省费用。 中等容量电路：大于T1,但小于T3:倒数多路复用技术。 2018/12/27

倒数多路复用技术Inverse Multiplexing 得到一条中等容量的电路 需要特殊硬件 Needed at each end Called inverse multiplexor：倒数多路复用器 2018/12/27

倒数多路复用技术的示例 倒数多路复用器：接收来自计算机的数据流，并在每条线路上发出部分数据 两条T1比一条T3便宜很多 2018/12/27

大容量电路 电话公司用“干线(trunk)”一词表示。 采用光纤 相应的电子线路标准称为同步传输信号标准： Synchronous Transport Signal (STS)－规定了高速连接的细节 相应的光信号标准称为光载波标准：Optical Carrier (OC) 2018/12/27

High-Capacity Circuits STS- is standard for electrical signals OC- is standard for optical signals 工程师一般用 OC- 来统称大容量电路标准 OC-3 最常见 2018/12/27

同步光网络Synchronous Optical NETwork SONET (North America):一组广泛的数字传输标准 规定了细节，如数据如何成帧、如何把低容量电路复用成大容量电路、同步信息怎样与数据一起传输。 2018/12/27

SONET Frame 帧长度取决于底层电路的比特率 (PCM要求每125微秒采8byte数据，每125微秒传送一个帧) 优点：进行同步多路复用 STS-1: 810 字节分成 9 行90列，其传送速率为：810*8/125=51.84Mbps. 2018/12/27

本地用户回路 租用数字电路提供跨越长距离传输的能力 如何延伸个人住宅和小企业的高速连接？ Local loop:中心电话局与单个用户住宅或企业办公地点的连接，即网络提供商到单个用户的连接。 最初是用老式的模拟POTS (Plain Old Telephone Service) 2018/12/27

数字本地回路技术 Integrated Services Digital Network (ISDN) 在传统的POTS上给用户提供数字语音和数据，使用与模拟电话系统相同的铜双绞线布线 目前成了一个提供低吞吐量的昂贵选择 数字用户线路技术Digital Subscriber Line (DSL) Newer technology Higher speed 存在多个变体，统称xDSL 2018/12/27

非对称数字用户线路技术 Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL) 在传统的 POTS 布线上运行 高下载速度max:6.144Mbps ADSL如何在双绞线上达到高数据速率？ POTS所能承受的信号频率高于电话公司使用的频率 一对调制解调器探测他们之间的线路上的许多频率，并选择能在该线路上给出最佳结果的频率 ADSL不保证数据速率，只保证达到线路状况许可的程度，因此，下流：32kbps－6.4mbps 上流：32kbps－640kbps 2018/12/27

ADSL 连接图示 Downstream can reach 6.4 Mbps Upstream can reach 640 Kbps 2018/12/27

Cable Modems：电缆调制解调器 利用现有的 CATV 布线作为基础结构 Use FDM 一组临近用户使用一个频率，而非每个用户分配单独频率，此外，每个用户分配一个地址，用户的modem在分配的频率上进入分组，并以地址相互区分，－－－like LAN,share bandwith. 上流：困难，需要依赖电话。 2018/12/27

混合光纤同轴Hybrid Fiber Coax 一种布线方案，使用光纤和同轴电缆 光纤 用于需要高带宽的部分 用于中心设备，干线 同轴电缆 用于能忍受小容量的部分 用于到单个用户的连接 2018/12/27

FTTC 光纤到路边（Fiber to the curb）：仍然是用光纤为大容量干线 思想：让光纤靠近终端用户，并使用铜线作为馈电电路 在每条馈电电路中使用两种media 同轴电路发送交互式视频 双绞线承载语音 2018/12/27

广播卫星系统Broadcast Satellite Systems Advantages 具有比拨号连接更大的带宽 能达到任意物理位置 Disadvantages 同步卫星的高轨道意味高延迟 把信号传输到卫星的地面站贵重而庞大，不适合个人和小企业 2018/12/27

Broadcast Satellite Systems 需要两项革新: 将卫星看做是一种广播机制，而非 point-to-point, 特定节点只接收发送到这个节点地址的分组 可用传统电话线作为卫星上流链路 每个用户需要天线、计算机、电话连接，以及将这三者互连在一起的设备。 2018/12/27

本章总结 跨越长距离通信的现有技术 数字线路 租用模拟线路 (需 modem) 租用数字线路 (需 DSU / CSUs) 由电话公司提供 费用取决于距离和容量 最常见的数字电路： T1 、 T3 也可部分租用T1 2018/12/27

总结 (continued) 大容量电路 本地回路（Local loop）： 指网络提供商到单个用户的连接 本地回路技术 最常见的是 OC-3, OC-12 本地回路（Local loop）： 指网络提供商到单个用户的连接 本地回路技术 DSL (especially ADSL) Cable modems 2018/12/27