接入网和网络运营商
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第四章(接入网和网络运营商)
基础引入
- 第一个采用包机制的网络就是互联网的前身 ARPANET。(互联网 实际上是一种具有将近 40 年历史的“最古老的”包网络。)
- ADSL 的线路费用包含在电话费中,光纤的线路费用包含在上网费中,因此光纤的上网费高,电话费便宜。
- 电信号和光信号传播的速度大体上相同,之所以电缆不如光纤通信速率高,是因为电信号在提升通信速率的同时,其衰减率也会提高(信号在传播过程中减弱),导致信号无法传到目的地。相对地,光信号本 来的衰减率就很低,提高通信速率也并不会提高衰减率。此外,光纤还不受电磁噪声的影响,因此光纤能够进行高速通信。
ADSL接入网
互联网结构
- 互联网和家庭、公司网络相同都是通过路由器来转发包的
- 与家庭、公司网络不同的是与转发设备之间的距离、路由器在如何控制包的转发目标上有差异。(即距离的不同和路由的维护方式)
接入网
- 互联网接入路由器发送网络包的操作和以太网路由器不同的是互联网接入路由器是按照接入网规则来发送包的。
- 接入网(表示的是通信线路的用法):连接互联网与家庭、公司网络的通信线路。一般家用的接入网方式包括
- ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line,不对称数字用户线。它是一种利用架设在电线杆上的金属电话线来进行高速通信的技术,它的上 行方向(用户到互联网)和下行方向(互联网到用户)的通信速率是不对称的)
- FTTH (Fiber To The Home,光纤到户。指的是将光纤接入家庭的意思)
- CATV、电话线、ISDN 等,公司则还可能使用专线。接入网的线路有很多种类。
ADSLModem
- ADSL的内部结构(图解):
- 如图、网络包是从右往左传输,用户端路由器发出的网络包——(ADSLModem、电话线)——电话局——ISP(互联网服务提供商)。
- 网络包的形态
- 由上图:网络包(客户端生成)——(集线器、交换机)——互联网——(路由器)/此时为以太网包——取出IP包判断转发目标——添加多种头部——按照以太网规则转换成电信号发送——到达ADSLModem(拆分成多个ATM信元(是一个非常小的数据块,开头是有 5 个字节的头部,后面是 48 个字节的数据,用于一种叫作 ATM 的通信技术))
- 互联网接入路由器会在网络包前面加上 MAC 头部、PPPoE 头部、PPP 头部总共 3 种头部,然后发送 给ADSL Modem(PPPoE 方式下)
- ADSL Modem 将包拆分成信元,并转换成电信号发送给分离器。
信元“调制”成信号
- 同样将数字信号转换成模拟信号,ADSL基于以下两种原因:
- 方波信号的波形容易失真,随着距离的延 长错误率也会提高。
- 方波信号覆盖了从低频到高频的宽广频段,信号频率越高,辐射出来的电 磁噪声就越强,因此信号频谱太宽就难以控制噪声。 故采取正弦波(圆滑波形)对信号合成表示0/1
- 调制方式:
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振幅调制(ASK) 用信号的强弱,也就是信号振幅的大小来对应 0 和 1 的方式。振幅小的信号为 0,振幅大的信号为 1,这是一种最简单的对应关系。 振幅为四个级别——表示2个比特 振幅为8个级别——表示3个比特 振幅为16个级别——表示4个比特 以此类推…… 注: 信号会在传输过程中发生衰减,也会受到噪声影响而失真,如果振幅级别太多,接收方对信号的识别就容易出错,因此振幅级别也不能太多
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相位调制(PSK) 一种根据信号的相位来对应 0 和 1 的方式。Modem 产生的信号是以一定周期振动的波,振动的起始位置不同,波的形状也就不同。如果将波的一个振动周期理解为 一个圆,则起始位置就可以用 0 度到 360 度的角度来表示,这个角度就是相位,用角度来对应 0 和 1 的方式 就叫作相位调制。 从 0 度开始的波为 0,从 180 度开始的波为 1,这是一种最简单的对应关系。 和振幅调制一样,相位调制也可以通过将角度划分为更细的级别来增加对应的比特数量,从而提高速率。 但是,角度太接近的时候也容易产生误判,因此这样提升速率还是有限度的。
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将两种方式组合起来,正交振幅调制就可以用一个波表示更多的比特,从而提高传输速率。
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