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  • 《通信网》专题五:信息传送模式、传输系统、信道访问方式

    《通信网》专题五:信息传送模式、传输系统、信道访问方式

    1. 信息传送模式

    信息在网络中的传送方式称为传送模式,包括信息的复用、传输和交换。

    同步时分复用(STDM)方式和同步传送模式(STM)

    STDM

    以固定分配时隙的方式对来自多个输入设备的各路信号进行组合。(一帧的时长是固定的,一般为125us)

    特点:

    (1)采用固定帧长结构,各帧中的时隙按位置顺序编号,不同帧中编号相同的时隙为同一个子信道,即每个子信道占用一个周期性重复出现的时隙。

    (2)每个子信道的速率是恒定的,一个子信道传输一路信号,而且需要同步信号进行时隙定位。

    (3)根据时隙在帧内的相对位置来识别信道(位置化信道)。

    STM = STDM + 同步时分交换

    特点:速率和带宽是确定的,必须按照信道的最大速率分配信道资源。

    应用:适合恒定速率业务的传送(电话网中的数字交换机等)。

    异步时分复用(ATDM)方式和异步传送模式(ATM)

    ATDM

    根据用户需求动态分配时隙。

    特点:

    (1)每帧中没有空闲时隙,每帧中的时隙数可小于所接的低速输入线数,其帧长是不定的。复用信道上的一帧的数据速率可低于信道的最大速率,提高了信道利用率。

    (2)在每个时隙中必须带有地址信息,这些地址信息是靠标志码标示的,同一用户信息的不同分组的标志码相同,通过时隙中的标示信息来识别信道,并通过标示进行交换。(标志化信道)

    (3)此种方式不是根据时隙位置来识别信道,不需要同步信号进行时隙定位。

    (4)在每个时隙中,既包含数据又包含地址信息,所以每个时隙存在额外的开销。

    ATM = ATDM + 异步时分交换

    动态地分配信道,提高信道效率,适用于可变速率的业务。

    2. 传输系统

    传输节点设备

    作为数据传输链路的转接设备,完成节点两侧链路之间的交叉连接,包括:

    (1)配线架

    (2)电分叉复用器(ADM)

    (3)数字交叉连接器(DXC)

    (4)光分叉复用器(OADM)

    (5)光交叉连接器(OXC)等

    传输方式

    有线传输链路:

    (1)实际传输链路(无复用):处理模拟基带信号

    (2)频分载波传输链路:有线电视网

    (3)时分数字传输链路:PCM(PDH、SDH)

    传输方式:

    (1)单工方式:广播网、寻呼网等

    (2)半双工方式:对讲机、采用CSMA/CD协议机制的以太网

    (3)全双工方式:以太网、GSM、有线长途电话

    双工方式:

    (1)频分双工(FDD):GSM、保护间隔

    (2)时分双工(TDD):TD-SCDMA

    FDD和FDM的区别:

    (1)FDD是针对收发两个传输方向定义的

    (2)FDM是针对一个传输方向定义的

    传输控制方式分类:

    (1)串行 or 并行 (比特传送方式)

    (2)同步 or 异步 (比特传送时间)

    3. 信道访问方式

    固定分配信道接入方式:

    适用于支持用确定参数描述的业务

    特点:

    (1)无需采用复用器或集中器

    (2)每个用户占用两个子信道

    (3)无线传输的网结构为全连接网

    (4)举例:固定FDMA、TDMA、CDMA、WDMA、SDMA等

    按需分配信道接入方式:

    适用于支持用统计特性描述的业务

    特点:

    (1)无需采用复用器或集中器

    (2)任何情况下,信道只允许一个用户使用

    (3)各用户之间通信必须遵循多址接入协议

    (4)举例:动态FDMA、TDMA、CDMA等

    按需分配信道接入方式有两种分配调度算法,分别为控制接入和随机接入。

    控制接入

    非竞争信道访问机制,分为:

    (1)中央集中控制方式

    (2)分散控制方式(轮询、令牌)

    特点:由于用户访问信道具有确定性,控制访问方式是无冲突的。

    随机接入

    竞争信道访问机制,分为:

    (1)基本的随机接入方式(基于ALOHA的接入方式)

    (2)基于监听的随机接入方式(基于CSMA的接入方式)

    (3)基于预约机制的随机接入方式

    特点:用户访问信道具有随机性,可能发生多个用户同时竞争访问信道,造成冲突或碰撞。

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    码率、信道带宽、信道容量、信息传输速率的意义

    码率:信息位长度/码长。因为所发送的信息除了信息位还有校验位,所以整个码长并不全部都是需要的信息。
    信道带宽:信号传输频率最大值与最小值的差,B=f2-f1。
    信道容量:根据香农公式一般形式,信道容量C实际是单位时间内信道能可靠传输的信息量的最大值。也就是如同限速标志。
    信道带宽与信道容量的关系在这里插入图片描述
    信息传输速率:每秒传输二进制信息的位数,单位bit/s。
    信号传输速率:单位时间传输码元的个数,单位Baud。

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    1逻辑信道 
    
    MAC层在逻辑信道上提供数据传送业务,逻辑信道类型集合是为MAC层提供的不同类型的数据传输、业务而定义的。逻辑信道通常可以分为两类:控制信道和业务信道。控制信道用于传输控制平面信息,而业务信道用于传输用户平面信息。 
    其中,控制信道包括: 
         广播控制信道(BCCH):广播系统控制信息的下行链路信道。 
         寻呼控制信道(PCCH):传输寻呼信息的下行链路信道。 
         专用控制信道(DCCH):在UE和RNC之间发送专用控制信息的点对点双向信道,该信道在RRC连接建立过程期间建立。 
          公共控制信道(CCCH):在网络和UE之间发送控制信息的双向信道,这个逻辑信道总是映射到RACH/FACH传输信道。 业务信道包括: 

          专用业务信道(DTCH):专用业务信道是为传输用户信息的专用于一个UE的点对点信道。该信道在上行链路和下行链路都存在。

    2、传输信道 
    传输信道定义了在空中接口上数据传输的方式和特性。一般分为两类:专用信道和公共信道。专用信道使用UE的内在寻址方式;公共信道如果需要寻址,必须使用明确的UE寻址方式。 
    其中,仅存在一种类型的专用信道,即专用传输信道(DCH)。它是一个上行或下行传输信道。DCH在整个小区或小区内的某一部分使用波束赋形的天线进行发射。 
    另外,UTRA定义了六类公共传输信道:BCH, FACH, PCH, RACH, CPCH和DSCH。 
            广播信道(BCH):是一个下行传输信道,用于广播系统或小区特定的信息。BCH总是在整个小区内发射,并且有一个单独的传送格式。 
            前向接入信道(FACH):是一个下行传输信道。FACH在整个小区或小区内某一部分使用波束赋形的天线进行发射。FACH使用慢速功控。 
            寻呼信道(PCH):是一个下行传输信道。 PCH总是在整个小区内进行发送。PCH的发射与物理层产生的寻呼指示的发射是相随的,以支持有效的睡眠模式。

    随机接入信道(RACH):是一个上行传输信道。RACH总是在整个小区内进行接收。RACH的特性是带有碰撞冒险,使用开环功率控制。 
            公共分组信道(CPCH):是一个上行传输信道。CPCH与一个下行链路的专用信道相随,该专用信道用于提供上行链路CPCH的功率控制和CPCH控制命令(例:紧急停止)。CPCH的特性是带有初始的碰撞冒险和使用内环功率控制。 
            下行共享信道(DSCH):是一个被一些UEs共享的下行传输信道。DSCH与一个或几个下行DCH相随路。DSCH使用波束赋形天线在整个小区内发射,或在一部分小区内发射。 


    3、物理信道 
    一个物理信道用一个特定的载频、扰码、信道化码(可选的)、开始和结束时间(有一段持续时间)来定义。对WCDMA来讲,一个10ms的无线帧被分成15个时隙(在码片速率3.84Mcps时为2560chip/slot)。一个物理信道定义为一个码(或多个码)。 
    传输信道被描述(比物理层更抽象的高层)为可以映射到物理信道上。在物理层看来,映射是从一个编码组合传输信道(CCTrCH)到物理信道的数据部分。除了数据部分,还有信道控制部分和物理信令。

    对于上行物理信道,有: 
           上行链路专用物理数据信道(UL-DPCH)         物理随机接入信道(PRACH)Ø         物理公共分组信道(PCPCH) 对于下行物理信道,有: 
            下行链路专用物理信道(DL-DPCH)Ø          物理下行共享信道(PDSCH)         公共导频信道(CPICH)Ø  同步信道(SCH)Ø 
             基本公共控制物理信道(P-CCPCH)         辅助公共控制物理信道(S-CCPCH)Ø         捕获指示信道(AICH)         寻呼指示信道(PICH)Ø 
            接入前缀捕获指示信道(AP-AICH)Ø         冲突检测信道分配指示信道(CD/CA-ICH)         CPCH状态指示信道(CSICH)


    其实信道、链路等等都是人为的概念,是对一系列数据流或调制后的信号的分类名称,其名称是以信号的功用来确定的。

    逻辑信道定义传送信息的类型,这些信息可能是独立成块的数据流,也可能是夹杂在一起但是有确定起始位的数据流,这些数据流是包括所有用户的数据。

    传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流,这些数据流仍然包括所有用户的数据。

    物理信道则是将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频、扰码、扩频码、开始结束时间等进行相关的操作,并在最终调制为模拟射频信号发射出去;不同物理信道上的数据流分别属于不同的用户或者是不同的功用。

    链路则是特定的信源与特定的用户之间所有信息传送中的状态与内容的名称,比如说某用户与基站之间上行链路代表二者之间信息数据的内容以及经历的一起操作过程。链路包括上行、下行等。

    简单来讲,逻辑信道={所有用户(包括基站,终端)的纯数据集合}

    传输信道={定义传输特征参数并进行特定处理后的所有用户的数据集合} 

    物理信道={定义物理媒介中传送特征参数的各个用户的数据的总称}

    打个比方,某人写信给朋友,

    逻辑信道=信的内容 

    传输信道=平信、挂号信、航空快件等等 

    物理信道=写上地址,贴好邮票后的信件

    可以看得出来,传输信道的定义似乎是可有可无的,个人认为这仅仅是规范制定时,由于分工合作时产生的,可以不必太在意。

    第二个说法

    在WCDMA中规范定义了三种信道,分别是逻辑信道、传输信道和物理信道。逻辑信道概念与GSM中逻辑信道的概念完全一样,按照消息的类别不同,将业务和信令消息进行分类,获得相应的信道称为逻辑信道,这种信道的定义只是逻辑上人为的定义。传输信道对应的是空中接口上不同信号的基带处理方式,根据不同的处理方式来描述信道的特性参数,构成了传输信道的概念,具体来说,就是信号的信道编码、选择的交织方式(交织周期、块内块间交织方式等)、CRC冗余校验的选择、块的分段等过程的不同,而定义了不同类别的传输信道。物理信道就是空中接口上的频率加码字(扩频吗+扰码)。物理信道就是空中接口的承载媒体,根据它所承载的上层信息的不同定义了不同类的物理信道。举例说明三类信道的关系,如一个人出差,他所带的东西(领带、衬衣)可以比喻为逻辑信道,不同的东西就构成了不同的逻辑信道,每种东西放置到不同的容器中,这些容器(领带夹、衬衣套)就构成了传输信道,最终这些东西要放置到行李箱中,行李箱就是物理信道。所以在整个从逻辑信道到传输信道到物理信道的映射关系,存在着多次复用和解复用的过程。多个逻辑信道可能映射到同一个传输信道上,多个传输信道可能映射到同一个物理信道上。所以在功能协议层中会有每一层的复用和解复用的功能。这种映射关系在规范中是动态的,也是协议层的重点内容。在初期为了概念的理解,只给出固定的映射关系。对于物理信道,除了与上层有映射关系的物理信道外,还有一些纯粹由物理层产生的物理信道。所以物理信道又分成二类,称为纯粹物理信道(pure phy channel)和普通物理信道(normal phy channel)。与上层有映射关系的就是普通物理信道,与上层没有任何映射关系直接由物理层产生的码片序列信道就是纯粹物理信道。纯粹物理信道在整个无线接口通信过程中起着非常重要的作用




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空空如也

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信道上信息传输方式