1、Part VI,长距离数字连接技术,2018/9/27,2,Motivation,局域网的局限：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跨越地理上远距离连接计算机高速数字接入,2018/9/27,3,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,2018/9/27,4,租用连接的设施,模拟电路Modem两端都需要数字电路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
2、/9/27,5,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,2018/9/27,6,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),2018/9/27,7,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,2018/9/27,8,DSU / CSU图示,数字电路的费用取决于跨越距离电路容量,2018/9/2
3、7,9,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”,2018/9/27,10,电路容量实例,Note: 数字线路根据一组电话标准分类,2018/9/27,11,DS术语与数据速率,电话公司设计数字电路来承载语音单个语音信道要求64kbps（每秒8000个8比特采样）T1标准允许电路承载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/
4、9/27,12,倒数多路复用技术Inverse Multiplexing,合并两点间多条T1电路得到一条中等容量的电路需要特殊硬件Needed at each endCalled inverse multiplexor：倒数多路复用器,2018/9/27,13,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,2018/9/27,14,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
5、应的光信号标准称为光载波标准：Optical Carrier (OC),2018/9/27,15,High-Capacity Circuits,STS- is standard for electrical signalsOC- 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,2018/9/27,16,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。
6、,2018/9/27,17,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.,2018/9/27,18,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),2018/9/27,19,数字
7、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 technologyHigher speed存在多个变体，统称xDSL,2018/9/27,20,非对称数字用户线路技术Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL),最常见的一种 DSL 在传统的 POTS 布线上运行高下载速度max:6.144MbpsADSL如
8、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：32kbps6.4mbps上流：32kbps640kbps,2018/9/27,21,ADSL 连接图示,Downstream can reach 6.4 MbpsUpstream can reach 640 Kbps,2018/9/27,22,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
9、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。,2018/9/27,23,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,2018/9/27,24,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
10、载语音,2018/9/27,25,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,2018/9/27,26,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。,2018/9/27,27,本章总结,跨越长距离通信的现有技术租用模拟线路 (需 modem)租用数字线路 (需 DSU / CSUs)数字线路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T1,2018/9/27,28,总结 (continued),大容量电路最常见的是 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,
