长距离通讯：调制，调制解调器和多路复用（物理层）
1、 信号长距离传输
- 导线中的电阻 ---> 信号损耗 ---> 电流不能长距离传播
- 连续的振荡信号将比其他信号传播得更远
2、 调制和偏移（shif keying）
调制–用于模拟信号的术语
- 发送振荡的载波，然后以某种方式对其进行调制
- 源自广播和电视的技术（电台使用不同的载波频率）
- 发射机产生载波并根据数据进行调制，接收机丢弃载波
- 无线电的两种方法是调频（FM）和调幅（AM）
偏移–用于数字信号的术语
- 调制载波以编码数字信号
- 常用偏移为：Amplitude Shift Keying (ASK)振幅偏移、Frequency Shift Keying (FSK)频率偏移、Phase Shift Keying (PSK)相位偏移
一次传输多个比特
- 根据奈奎斯特定理，传送信号的容量有限，只能采用将一个信号表示多个bits来增加传输数据量
- 如果使用数据编码，则可以每单位时间发送更多数据
与先前使用信号电平一次表示一个以上比特的想法类似 - 更改信号的相位，以便每次相位变化一次代表一个以上的bit
相位偏移
- 一个周期传送2个bit，每个相移携带2位
如：
•00-无变化
•01-1/4相或90°
•10-1/2相或180°
•11-3/4相或-90°（即270°）
如何编码更多数据？
- 改变相位和幅度
- 正交幅度调制（QAM）
3、调制解调器
- 将数字比特流转换成模拟信号的硬件是调制器
- 将模拟信号转换成数字比特流的硬件是解调器
- 全双工通信两端需要组合的调制器-解调器（MODEM）
光，无线电和拨号调制解调器
- 当今使用的各种调制解调器
- 拨号调制解调器
在语音电话系统上使用音频
逐渐消失，但仍在世界上某些宽带不可用的地方使用
为了提高数据速率，拨号调制解调器使用QAM - 光调制解调器
用于通过光纤发送 - 无线电频率（RF）调制解调器
可用于通过无线电发送数据，例如 Wi-Fi网络
注意：光本身就是一个波，是模拟信号，不是数字信号。
4、复用器和分用器
- 复用器：组合来自多个源的信息流以在共享介质上传输
- 由多路复用器执行
- 分用器：将合并的信息流分离为其组成流
- 注意：复用器针对的是不同用户之间的协调控制，不是同一用户不同的包的控制，在数据链路层，包被封装好了，并没有什么区别
不同类型的复用
- 频分复用（FDM）
构成广播电台的基础
被广泛使用 - 波分复用（WDM）
与光纤一起使用
是FDM的一种形式，光的频分复用
光载波的频率很高，因此习惯上用波长而不是用频率来表示所使用的光载波 - 时分复用（TDM）
FDM的主要替代品，使用时隙
被广泛使用 - 码分复用（CDM）
用于某些手机系统
数学方法
频分复用
- 在一种介质上传输的具有不同载波频率的两个或多个信号
- 最小的频率间隔 ---> 需要高带宽连接
- 更容易受到干扰，因此经常使用同轴电缆来提供更大的抗干扰能力
- 频道之间需要足够的间隔：guard band
- 每个道信道包含一个频率块
因为FDM处理模拟信号，所以容易受到噪声的影响
因此，发送方和接收方对可以选择略微改变他们使用的频率
扩频进一步提高了对噪声的敏感性，在多个频率上发送相同的数据 - 但是也可以使用多个频率来提高数据速率
波分复用（WDM）
- FDM在光纤中的应用
- 使用棱镜将不同波长的光束合并为一个光束
- 注意，波分复用的时候多个角度传输，并不是复用
时分复用
- TDM是FDM的替代，后者共享媒体的源轮流使用
- 同步时分复用
- 当应用TDM时项目之间没有间隙，可以使用循环命令选择要发送的项目，但并非所有TDM系统都使用此功能
统计时分复用
- 但是–如果源没有数据要发送？
- 在其插槽中填入一个值（例如零），再设置一位以指示该值无效
- 统计复用–更好的选择–如果没有要发送的数据，则跳过源
逆复用
- 互联网常用
- 当服务提供商需要比单个媒体更高的比特率时
反向使用多路复用，将高速数字输入分配到多个低速电路上以进行传输，在接收端将它们合并，发送方和接收方必须就如何将来自输入的数据分配到低速连接上达成共识
5、阅读
Chapters 10 – 12 (parts of – as covered in lecture notes)