【计算机网络】——信道复用技术,再见了!CDMA

复用:允许用户使用一个共享通道进行通信,降低成本,提高利用率

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

 

时分复用(TDM)

时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧,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的出现(周期就是TDM帧的长度)

  • 时分复用的所有用户在不同的时间,占用同样的频带宽度

例如上图所示

  • 假如用户A占用第一个时隙,用户B占用第二个时隙,用户C占用第三个时隙,用户D占用第四个时隙
  • 那么可以看出这四个用户在重复的交替执行,好比CPU的时间片一样 

但是时分复用会造成资源浪费

  • 假如当用户B没有资源需要发送时,那么这个时隙只能处于空闲状态

由此我们又有了另一个技术,统计时分复用

 

统计时分复用(STDM)

STDM帧不是固定分配时隙,而是按需动态的分配时隙

如上图所示

  • 例如在第一段时隙时,时分复用只有A、B有数据需要发送(a、b),C、D没有数据需要发送,但是仍然需要为C、D分配时隙,这就会造成资源浪费
  • 但是在统计时分复用中,没有为C、D分配时隙,很好提高了资源的利用率 

(STDM实现技术非常复杂,通常只在高速远程通信中使用,不适用于用户平均使用信道的情)

波分复用(WDM)

波分复用就是光的分频复用,整个波长频带被划分为若干个波长范围,每个用户占用一个波长范围来进行传输

  • 使用一根光纤来同时传输多个光载波信号
  • 在一根光纤上复用几十路或更多路数的频率接近的光载波信号称为密集波分复用 DWDM

如图,8路传输速率为2.5Gbit/s的光载波。经光的调制后,分别将波长变换到1550~1557nm,这8 个光载波经过光复用器后,在一根光纤上传输,因此,在一根光纤上数据传输速率达到了8 × 2.5 Gb/s = 20Gb/s

 

码分复用(CDM)

码分复用是用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号,靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式

 码片序列

每一个比特时间划分为 m 个短的间隔,称为码片(chip)

  • 每个站被指派一个惟一的 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。

扩频(spread spectrum)通信

假定S站要发送信息的数据率为b bit/s,由于每个比特要转换成m比特的码片序列, 因此S站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。这种通信方式称为扩频通信

码分多址:CMDA

码分多址是各发送端用各不相同的、相互正交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的正交性,通过地址识别(相关检测),从混合信号中选出相应的信号。

  • 通过不同的扩频码来实现多用户在同一时间同一频率上共享信道。即各用户在相同的时间使用相同的频带。
  • 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。
  • CDMA可提高通话质量和数据传输的可靠性,减少干扰,增大通信系统的容量(是使用全球移动通信系统GSM的4~5 倍),降低手机的平均发射功率。

再见了,CMDA

CDMA广泛应用于2G和3G网络。

进入4G时代,一些运营商开始关闭CDMA网络

中国电信已明确要求从2020年起,所有5G终端不允许存在CDMA频段和制式,同时要求不允许存在VoLTE开关

这就意味着,5G时代,CDMA将彻底离开我们 

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