网络中的交换、复用和编码技术应用( 二 )



因特网中采用TCP/IP协议,IP协议数据单元使用数据报分组服务,是无连接的,提供“尽力交付”的传输服务 。这是与因特网的发展和应用特点相关的 。

信元交换

信元交换用在ATM网络中,信元也称为快速分组,信元的长度为53字节,信元头5字节,信息域48字节 。信元是一个协议数据单元PDU,信元头对应控制部分,信息域对应数据部分 。信元交换也与存储转发相联系 。由于信元的长度更小,交换所需的时延更少 。信元交换的路由信息由信元头部中的虚通路VP、虚电路VC标识 。在ATM网络中信元交换的层次是在物理层 。

提高传输能力的复用技术

计算机网络中在信道技术和层次技术中采用复用技术 。

若单个信道的传输能力大于一路信号所需要的能力时,可以把一个信道划分为多个子信道,信道复用常采用的技术有:频分复用FDM、时分复用TDM、波分WDM、码分多址复用CDMA 。

在TCP/IP计算机网络层次技术使用套接字Socket(IP地址+端口号),标识不同的应用进程,复用到IP协议上 。目前在因特网上的应用有200多个,通过使用不同的端口号区分,实现复用和分解,端口号分为三类:熟知的0 255,由IETF(互联网工程任务组)规定,对应目前因特网的大部分应用,例如端口号80标识超文本传输协议HTTP、端口号25标识简单电子邮件传输协议SMTP等;指定的256 1023,为进一步扩展因特网应用留用;用户定义的1024 65535,用户在进行网络应用编程时可以指定和使用 。这些应用层的协议通过对应端口号复用到一个IP协议上 。

频分复用

信道是信号的通路,由传输介质构成的传输信道对所通过信号的频率具有敏感性,即对信号的最低频率和最高频率有限制,信道所可以传输信号的最高频率与最低频率之间的差值就是该信道的带宽 。根据奈奎斯特定理,信道的带宽与信道的容量成正比,信道容量与信道的最大数据传输率相联系,有时把信道的带宽与信道的容量等同起来考虑 。

若一个信道的带宽比较宽,而传输一路信号所需的带宽比较窄,可以通过频分复用技术(FDM,Frequency Division Multiplexing),把信道划分为多个子信道,把每一路信号搬到对应的子信道频带传输,各个子信道之间由小的隔离频带间隔 。人们日常生活中的有线电视电缆系统就是采用频分复用的例子,可以在同轴电缆一根线上同时传输几十路电视信号 。


在频带传输中使用频分复用,频带传输中传输的是模拟信号 。在频分复用中,多路信号在对应的子信道上的传输在时间上是同时的,但在频率上是不同的 。FDM会限制一路信号使用的带宽 。

时分复用

若一个信道的数据传输率很高,而一路信号的数据传输率很低,可以通过时分复用技术(TDM,Time Division Multiplexing),把对该信道的使用时间划分为多个时间帧,进一步把时间帧划分为N个时间隙(时间间隔) 。这些时间间隔宽度是相等的,把每一个时间隙分配给不同的每一路信号,构成多个子信道,把多个信号顺序插入所划分的信道时间间隔传输,从而实现在一个信道上同时传输多路信号 。时分复用循环使用时间帧,各路信号循环顺序插入时间帧中的时间隙传输 。时分复用在传输时,每一路信号与其它路信号的时间间隔是固定的,这一传输特性也称为同步传输模式STM,,TDM是同步时分复用 。与异步传输模式ATM相区别 。而ATM技术采用的是统计时分复用,采用信元交换,适合多媒体信息的传输 。

时分复用技术常用在电话话音的传输,例如T1、E1传输标准,中国使用E1标准,在一个信道上同时传输30路话音信号 。

推荐阅读