今日热点我们继续聊聊到底什么是通信

五连环画

接上文《??我们一起聊聊到底什么是通信???》加速器的相关问题可以到网站了解下，我们是业内领域专业的平台，您如果有需要可以咨询，相信可以帮到您，值得您的信赖！

上周没写完，今天继续写。





通信的分层思维

研究通信技术，比较重要的首步，是搭建通信知识体系。



而搭建通信知识体系的秘诀，就是建立“分层思维”。







通信的分层思维，分为“大分层”和“小分层”。



我们先来看看“大分层”

在上文中，我给大家讲过通信络的演进。



通信络演进的一个重要推动力，就是通信节点数量的速膨胀。



换言之，通信络，是一个从“点到点（）”到“点到多点（）”，再从“点到多点”到“多点到多点（）”的过程。







参与通信的节点数量极速膨胀，比较终达到了亿级（人联）甚至百亿级（物联）的规模。



比较原始、比较基本的通信模型，就是两个节点之间互相通信。这种情况下，一条通信线路就可以了。



当参与通信的节点超过2个时，就涉及到组。也就有了链型、星型、环型、树型等组方式。







当节点规模不断扩大，人们发现，就像金字塔管理架构是比较用的人类组织架构一样，树型络结构，是比较简单高效的大规模通信组方式。





树型（金字塔型）



这种“小逐级汇聚、变成大”的方式，是一种典型的中心化组方式。



不管是哪种组方式，只需有多节点，就涉及到路由和交换。也就是说，在每一个汇聚节点，都需要对通信数据进行路由指向，以及信息内容的交换，这相当于是一个路口、关。





每个节点，都要做判断



树型络被运营商广泛采用，成为公共通信络的根基。（当然，环型络等其它组方式，也被适当采用，作为补充。）



对于树型络这种不断“汇聚”的络，我们一般都将其分为层，由下至别是接入层、汇聚层、核心层。







接入层负责把用户连入络；汇聚层负责收拢和分发数据；核心层是络骨干。



我们可以把它理解为一个递。在每个小区附近会有递站，触达用户，收集和投送递。递站的货品，会送到上一级递转运点，然后再上一级，逐级转运。



不同的分层，涉及到不同的通信技术。也就是说，节点和节点之间，采用的通信技术不一定相同。因为它们所处的环境和条件不同，承载的数据量也不同。



举例来说，在接入层，要将用户连入络，因为用户可能存在移动性，在到处跑，那么，线通信技术，就会被广泛采用，例如4G5G、W-F等。





5G天线



而在汇聚层，因为汇聚上来的数据量很大，所以，汇聚节点和上层节点通常会采用大容量的光纤通信技术（例如OTN）。





光纤设备



当然，如果接入节点和上层节点之间距离很远，又处于沙漠等偏远地区，那么，也会采用微波、卫星这样的线通信技术。





微波天线



用递系统来比喻的话，递站的递师傅会骑轮车，自由地选择路线。而递转运点之间，会采用汽车或包机，进行直接运输。



上面我们说的，是针对络架构的分层思维，也就是“大分层”。不同规模的络，分层级别不一定相同，但是分层的思想是不变的。



什么是“小分层”呢?

当你研究具体的点对点通信时，就会遇到“小分层”思维。工科背景的同学，都知道大鼎鼎的TCPIP模型，以及OSI模型，就是典型的“小分层”。







通信是个非常复杂的过程，之所以要“小分层”，就是为了各司其职。每一层就是一个社会，不同的层级之间，“语言（协议）”不通，不能直接对话。



不管是什么通信技术，其都遵从了“小分层”的模型，其各自选择的协议不同。



“小分层”，其就是递的“打包”思想——我把文字写到信纸上，把信纸塞进信封，信封再封进更大的信封，或者邮袋、包裹。



就这样，逐级封装之后，送到对方那边。





对方收到后，再逐级拆封，解读内容。或者，再对内容进行逐级封装，通过另一条通道，送到下一级节点。



“小分层”还有一个更高大上的字，那就是“协议栈”。我的每一层，必须和你的每一层匹配，我们才能现高层的业务对通。





4G络的协议栈示例



搞通信，尤其是运营商公通信，经常涉及到本局和对端局的对接联调。新手往往没有搞明白“小分层”的思想，数据一顿乱配，结果还是不通。



正确的对接联调方法，应该是从底层开始对。先看看物理层通不通（光口是否有光，电口是否有电），然后再一层一层往上对接，当每一层都通了的时候，本局和对端局之间，就现了业务对通。



总而言之，“大分层”思维，用于研究通信络的整体架构。“小分层”思维，用于看懂通信技术的具体工作原理。具备了这两种思维，研究任何通信技术都会有清晰的思路。





有线通信和线通信

前面提到了有线和线通信。这里，还是要再详细介绍一下它们的区别。



在近现代通信史上，线通信的诞生时间并不算晚。但是，在它诞生后的很长一段时间里，这个技术都属于“贵族”技术，只有少部分人可以使用它。



原因很简单，因为电子技术、材料技术和信号处理技术等基础技术在发展早期的不足，导致人类不具备完美驾驭线电磁波的能力。



线电磁理论奠基完成之后，人们一直试图对线电磁波这一神秘力量加以利用。



不同频率（波长）的线电磁波，有不同的物理特性。人类对线电磁波的开发，其就是利用这些不同的特性，用于不同的用途。例如，高频的γ线，具有很大的杀伤力，可以用来治疗肿瘤。







从宏观上来看，线电磁波主要分为电波和光波（如上图）。马可尼和波波夫，开创了将电波用于通信的先河。?



以当时的技术水平，他们只能使用低频的电波，进行线通信。



线电磁波并不是一个“取之不尽、用之不竭”的资源。它的资源稀缺性，体现在频谱（频率区间）上。在一定的空间范围内，某频率的线电磁波一旦被占用，如果别人也试图使用（发该频率的信号），就会造成干扰。



低频电波的势，就是传输距离更远。众所周知，频率较低的线电磁波，波长更长（频率×波长=光速，光速是恒定值），绕能力更强，所以传播距离更远。



而频率越高的话，波长会更短，绕能力更差（穿透的损耗也会更大），传播距离更近。



低频电波的缺点，就是资源非常稀缺。采用FDMA频分多址的话，容纳的用户数很少，法完美用于公共移动通信。



后来，随着基础技术的不断突破，我们才有了TDMA、CDMA、OFDMA等复用技术，在少量的频率资源下，容纳更多的用户。



简单举例，我们把频率资源想象成一个房间，如果把房间分割成不同的空间，不同的用户在不同的房间聊天，这就是频分多址（FDMA）。







如果这个房间里，某一时间让某一个人说话，下一时间段，让另一个人说话，就是时分多址（TDMA）。





如果大家都用各自的语言说话，有的人说英语，有的人说法语，有的人说中文，那就是码分多址（CDMA）。







与此同时，我们还具备了驾驶更高频率线电磁波的能力，进而进一步扩展了线通信的频率使用范围，比较终现了通信容量的不断扩大，以及连接速率的不断提升。



这个就和高速公路一样，道路越宽，能同时容纳的车辆当然就越多。而且，能容纳的车型也就越大。高速公路的运输能力，也就越大。



我们还在编码技术和分集技术上有了很大的突破，从而逐渐摸清了线通信这门玄学技术的特性，进一步降低了误码率，提升了线信道的效率。



就这样，我们有了从1G到5G的不断演进，成功将线通信从“贵族”技术，发展为“大众”技术，让所有人都能享受它带来的便捷。



线通信技术的主要势在于打破了空间限制、移动性限制，以及适当节约了成本。如果是单纯比拼性能（例如传输速率、时延、稳定性等）的话，线通信完全被有线通信吊打。



有趣的是，现在的有线通信虽然厉害，但本质上却是线通信的“血统”。



早期的有线通信，一直都是采用有线金属电缆加电信号脉冲的方式，进行通信。上世纪60-70年代，光纤横空出世，打破了这一局面。



光纤通信，采用的是光波，而光波是线电磁波，不是吗



只不过，传统线通信是在空气中传播，传播路径太过复杂，干扰太多，不确定性太大。所以，光纤通信是将光波约束在纯净的玻璃纤芯中传输，与外界隔绝，大大提升了稳定性。





线通信 VS 光纤通信



这就好像是一条封闭的专用车道，一条高铁，尽可以拼命提速，提升效率。



光纤在是人类历史上比较伟大的发明之一。它用比较低的成本，现了比较大的收益。





光纤



试想一下，如果我们没有光纤，只有金属电缆，那么，现现在的密集通信骨干络，我们需要用掉多少贵重金属这些成本转嫁到用户身上，我们的通信费用又会有多么昂贵



目前，光纤取代金属电缆是大势所趋。通信运营商的骨干络和接入，早已现“光进铜退”。



光纤通信目前主要的缺陷，在于自身物理上还是较为脆弱，加上光纤熔接具有一定的技术门槛，光接口、光模块的成本还是略高，所以法彻底取代线。



但是，在可预见的未来，光纤将连入每个电脑、每个电视，以及所有需要有线连接的终端。



有线通信全部采用光纤，线通信全部采用高能效的线空口技术（例如4G5GW-F 6），是人类通信发展的目标。它们将共同支撑人类庞大的连接规模和带宽需求。





好了，以上就是今天文章的全部内容。感谢大家的耐心观看！?