媒体共享
媒体共享
静态划分信道
信道复用技术 (Multiplexing)，为多个用户静态划分逻辑信道，相互不冲突
频分复用(Frequency Division Multiplexing, FDM)
- 用户分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用该频带
- 所有用户在同样的时间占用各自的带宽资源
- 应用：早期的有线电视网络、光纤通信网络、模拟电话系统等
时分复用(Time Division Multiplexing, TDM)
- 将时间划分为一段段等长的时分复用帧 (TDM 帧)
- 每个用户在每个 TDM 帧中占用固定序号的时隙，占用的时隙周期性地出现(周期为TDM 帧的长度)
- 所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
统计时分复用(Statistic TDM, STDM)
计算机网络中，由于数据传输具有突发性，TDM总带宽利用率不高
- 按需动态分配时隙
- 每个STDM帧中的时隙数小于用户数
- 用户所占时隙非周期性出现，又称异步时分复用；TDM称同步时分复用
- 每个时隙中必须有用户的地址信息
- 动态媒体接入控制，多点接入(multiple access)
- 信道不固定分配给用户，实际接入时动态接入，分布式算法
- 随机接入：结点按需随机接入，需解决碰撞问题
- 受控接入：结点接入服从一定控制，如令牌环网
- 信道不固定分配给用户，实际接入时动态接入，分布式算法
波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)
- 光的频分复用
- 光载波的频率很高，习惯用波长而非频率表示
码分复用(Code Division Multiplexing, CDM)
- 码分多址 (Code Division Multiple Access, CDMA)
- 基于扩频技术
- 发送端：将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去
- 接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信
- 基于扩频技术
- 每1个比特实际划分为m个短的间隔，称为码片(chip)
- 每个用户被指派一个唯一的m bit码片序列
- m一般取值 64 或 128
- 发送比特1，则发送自己的 m bit 码片序列
- 发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码
- 扩频：假定S站要发送信息的数据率为b bit/s。由于每一个比特要转换成 m 个比特的码片，因此S站实际上发送的数据率提高到 mb bit/s，同时S站所占用的频率宽度也提高到原来数值的m倍
- 例如：S站的8bit码片序列是 00011011
- 发送比特1时，就发送序列 00011011
- 发送比特0时，就发送序列 11100100
- 通常将码片种的0表示成-1，1表示成+1
- S站的码片即为（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1）
- 如何实现信道复用？
- 每个站分配的码片序列必须各不相同，并且还必须相互正交
- 即令向量𝑺和𝑻分别表示两个站点的码片，即任意𝑺和𝑻的归一化内积为0
- 即$ S T = ^m_{i=1} S_i T_i = 0$
- 显然有 $ S S =1\(；\)S!S = -1\(；\)S T = 0$
- 每个站分配的码片序列必须各不相同，并且还必须相互正交
动态媒体接入控制，多点接入(multiple access)
随机接入
- 结点按需随机接入，接入后以信道的全部速率进行发送
- 发生碰撞时，相关结点反复重发，直到无碰撞成功发送
- 冲突域(collision domain)、冲突/碰撞 (collide)
- 各结点在重发前独立选择一个随机时延
ALOHA
时隙 ALOHA
载波侦听多点接入(Carrier Sense Multiple Access, CSMA)
带碰撞检测的CSMA (CSMA/CD)
带碰撞避免的CSMA (CSMA/CA)
受控接入
- 用户接入服从一定控制，如令牌环网
两类媒体共享技术对比
| 静态划分信道 | 动态媒体接入控制 |
|---|---|
| FDM, TDM, WDM, CDM | ALOHA, CSMA/CD, CSMA/CA |
| 使用控制器/仲裁器 | 不使用控制器/仲裁器 |
| 使用已分配的固定带宽 | 使用的带宽是变动的 |
| 强调公平性 | 强调自组织和带宽利用率 |
| 2G(GPRS, Edge), 3G(CDMA2000, WCDMA), 4G+ | Ethernet, WiFi |
| 多用于传统语音、视频系统，以及移动蜂窝网络（物理层） | 用于互联网数据传输（MAC层） |