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企業資料通訊 Week2 (講到Circuit Switching v.s Packet Switching)

**參考資料與文章在文章最下方!!
**這篇有點長,大家看需要的地方就行

比比看:

因為節點上距離的不同, **註:節點:主要是具有網路位址 (IP) 的設備之稱

所以又分區域網路 與 廣域網路(EX:城市與城市)

不僅要考量線材成本,使用的材質也會影響速度

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有線網路 V.S 無線網路

有線:
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414XoIoIzvMKT.png
無線:
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414oYksODKlUM.png

有線錯誤率較低,無線錯誤較高

無線的壞處:

  • 大家要競爭
  • 電磁波衰退
  • 雜訊干擾
  • P.S.有反射、散射,所以會有多重路徑

ADSL v.s Cable modem

ADSL: 獨佔頻寬、安全可靠、ADSL在頻寬上要低於Cable Modem、
ADSL則不會受接入網中用戶數以及流量的影響

Cable modem:共享頻寬、可能有竊聽風險、
每一個Cable Modem使用者的加入都會增加雜訊、佔用頻道

一、名詞解釋:========================

英文: dedicated =>專用 ,相反為 share

光纖混合同軸電纜(HFC)

同時具有電話線與電纜特性
知道更多:混合光纤同轴电缆

調變 modulation

將訊號的頻譜搬移位置 EX:2000HZ 搬到 20000HZ

如果我們的訊號是用無線的方式發射出去,如果沒有經過調變,很容易因為各家電台的頻率相近而互相干擾,因此我們可以利用調變的方式把訊息分別依托在不同的載波中。這樣我們的頻譜資源也可以受到充分利用。

可以分頻率 、振福、調變相位偏移 的調變

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/201354140TVHZthxlu.png

參見維基百科 調變

路由器 router(網路與網路間)

路由器是一種虛擬或實體裝置,可促成不同網路之間的通訊。 路由器會分析資訊,以判定資料到達最終目的地的最佳路徑

switch 交換器(節點與節點間)

交換器會連接不同裝置,並管理網路中的節點對節點通訊

ADSL (非對稱數位使用者線路 | Asymmetric Digital Subscriber Line)

Q1:是怎樣的非對稱?

A1:上行(從使用者到電信服務提供商方向,如上傳動作)和下行(從電信服務提供商到使用者的方向,如下載動作)頻寬不對稱⇒上行比下行慢很多

**把普通的電話線分成了電話、上行和下行三個相對獨立的頻道,避免互相干擾

**ADSL 終端有一個splitter,把資料訊號與電話訊號分離

DSL modern: 數據機(數位<=>類比)

(英語:Modem,modulator-demodulator的英文縮寫)是一個將數位訊號調變到類比訊號上進行傳輸,並解調收到的類比訊號以得到數位訊號的電子裝置

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414umqq86OnBn.png

**補充:DSL 與 ADSL 的差別

The simple difference between DSL and ADSL is that DSL is the generic term for Digital >Subscriber Line services, and ADSL, or Asymmetric Digital Subscriber Line, is just one of its >types. There are other types of DSL, such as SDSL and VDSL.
簡言之,ADSL是DSL的一種

Read more: Difference Between DSL and ADSL | Difference Between

二、進入正題

今天從有線開始講

要連上網路,需要找個方法將電腦和「網路」的電纜連接起來。

若直接拉一條又粗又長的電纜到你家,成本會非常高;最直接又簡單的方式,就是使用電話線。

因此,出現了網際網路服務提供者 (Internet Server Provider, 簡稱ISP);台灣目前以中華電信Hinet為主要業者。

ISP公司使用電話線(撥號)或寬頻連線(DSL),將你的電腦和網路電纜成功的連在一起!

⇒有線網路又分:

電話線網路

電纜網路

電話線比電纜成本低啊!!不過網路線也可以當電話線用(在連接網路上)

電纜網路:

參見:电缆调制解调器

纜線數據機 (Cable modem)

也是一種數據機(類比轉數位,數位轉類比)
參見:數據機
Cable modem主要透過有線電視 (台灣所謂的第四台) 使用的纜線作為網路訊號媒體,同樣需要具備數據機來連接到 ISP,以取得網路參數來上網。 Cable modem 的頻寬主要是分享型的,所以通常具有區域性,並不是你想裝就能裝的哩!

Access network:第四台

同軸纜線:有不同(頻道⇒這裡指的不是一台)頻率,可以把好幾台影像訊號壓縮在一個頻道

傳統:cable headend broadcast ,所有家戶都是搭上同一條同軸纜線

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414R1kDjIYcMC.png

在家裡有splitter,分流,一般是一進二出,通常還會接tunner(遙控器控制)

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414YVpASvBfCg.png

與ADSL差別,ADSL紫色的線是專線

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/201354143NveVbuQNy.png

光化箱之後就用光纖,可以集結變成一條線

這是cabal Modem ,下面白色地方https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/201354148ZRT12XxqR.png接乙太網

電纜網路缺點隱私權問題&建置成本問題:大家都看得到

如果使用人數多,如圖,大家一起分享綠色線,影響速度

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/201354149iym68KVNf.png
現代有cabal node,後面是走Fiber cable

採用不同的技術與所處環境有關

HFC所謂的有光纖其實只的是後段才用,接到我家還是線

政府希望一個區域用一家有線電視公司的,EX:台北市陽明山有線公司

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414tWCU3QhgdN.png
纜線網路上傳的話其實共用線的家戶會看的到,只是被濾掉了

在家裡不管是電話線網路還是電視網路都需要modem

router 與 DSL 通常會合再一起,還送你AP 與分享器

網路線八根有序,色彩都是有意義的
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414rp1VRnLASq.png

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414IFLdq1IkyG.jpg

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414L3GQsR11Yx.png

別與電話線搞混,無色四根

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414asRhmPkqwT.png

===如果是企業與學校??

有Router直接拉光纖link to ISP

跟電信簽約

是專線

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414EntbUchafW.png

斷電網路也斷

但是電話不會,就算電力斷,斷話線還可以(原始不需要電的)

multi-home:

如果有一天停機(使企業損失大),

公司怕,所以會接另一條ISP(EX:中華 加上 遠傳)

Q:用有線好還是無線?

傳統上認為有線是專用而且頻寬大

無線的大家要競爭,慢

現代思維:

成本高EX:拉100條線到原供桌機,

而且現代用好晶片就很快了,還可以移動,(雖然還是會打架)

Wireless access networks(無線網路)

shared network 透過base station(基地台=access point)

wireless Lans EX: WiFi

廣域網路(Wide Area Network, WAN) 一般說的3G 4G 5G,

在台灣說的基地台是3G 4G 5G 頂樓裝的那種,兒說access point 是指家用wifi

一般wifi 是100英尺但是波會減弱反射

WIFI是IEEE制定802.11

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414NFItkWZ6Rh.png

2.4GHz是教育商業頻道早期不用錢

去年802.11改名變成wifi6

一般的觀感(過去的想法):

家用網路快,用的人少

外面用的人多,傳輸長,速度慢

頻譜

無線網路的頻譜是國家重要的資產

每十年一代

前年12月5G頻譜拿出來賣,各家電信要競價

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414xLNsUxGABi.png

有關於代代更迭

4G頻段回收上繳國家,如果不換,舊的基地台不拆,成本!!這些錢都是月租費來的

頻率愈高穿牆能力好,穿透建築物

但是有人想,波長如果長,繞射好啊

所以還是要看狀況

基地台 | 蜂巢式網絡

我們通常講基地台會說"蜂巢式網路"細胞

因為基地台範圍會重疊,如圖每個圓圈是基地台訊號範圍

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414CWGmsjyMz6.png

不過有缺點,因為波會往外散並減弱會有模糊地帶,雖然無法解讀,但是還是有干擾(這時會有訊號工程師在程式測訊號)

解決方法

現在希望把頻帶加寬或是兩根天線

解決跨年使用的人太多收不到網路:開車掛天線

EX:

Untitled

以前手機適應國家情況,可能只塞大家都用的頻道,可能不支援其他頻道

因此常常在國外要再用一隻手機

全頻手機?

支援各種頻率

新技術:star link(星鏈)

在天空上布置網際網路,有三個軌道

買碟、插電、連上app=>目的是未來在火星用

資料的傳遞

有一塊大的message叫 MSG,假設有1000000bit

我們並不是把一大塊東西直接傳過去,而是切成小小塊,現在大概是1500bite為一單位(packet)

速度:

bps :bit per second

Bps: Byte per secod

1 Byte = 8 bit

physical media 實體介質

guided media :有線的

unguided media:無線的

這是纜線部分

twisted pair 雙絞線(TP)

RJ45 RJ11頭

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414lImTFUgWhd.png

兩股兩股絞在一起

cat6還有一根白色塑膠管

cat6a 還有金屬薄膜抗干擾

同軸纜線:粗很多,雙向傳輸 multiple channels

fiber 光纖 就是很細的玻璃絲 一根10-100Gbps

全反射,衰減低,光纖可以拉幾百公里

low error rate 使用光纖,外界的光進不來,還對外部電磁波免疫

無線

radio 可以雙向傳輸,但比一般guide media 麻煩,還有回聲問題、干擾問題

radio link types (無線通常用波的形式)

  • microwave

  • LAN(EX:WIFI)

  • wide area

  • 衛星

The network core(具體資料與信息怎麼交換呢?)

切成小塊packets,封包交換

router 幫你轉換要送去哪

一層是1U
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414cY3sxsDObN.png

上圖是4U

一站一站往下傳:

source→Router→destination

速度:R bps

需要 L/R seconds

2-hop 的意思是三站跳兩次

交換方式:

store and forward (packet switch)

完整收完Lbits 存在R上面確認,然後再傳到D

到底要等多久D才會收到?⇒兩倍時間,因為兩站

與之相對,是circle-switch(end-to -end)

中間的Router 比較像是中繼站,第一個bit到R,R馬上往後傳,沒有封包的概念,就是一直往後送

Packet Switching 優缺點

會有Queueing delay (排隊要等),loss(滿出來不見了)

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414WXckDvTvZV.png

原本A、B到R1還算通順,到中間紫色的線那裡因為只有一條,會有排隊現象,而產生delay

而Queue 還是可能會滿=>loss ,會被丟掉

Router 功能

1.routing:到底要走哪條路=>會走分散式演算法決定怎麼走比較近

2.forwarding :封包出去進來,要如何設計晶片從port1近來,port 10出去

circuit switch

電路交換要求必須首先在通訊雙方之間建立連接通道。在連接建立成功之後,雙方的通訊活動才能開始。通訊雙方需
要傳遞的信息都是通過已經建立好的連接來進行傳遞的,而且這個連接也將一直被維持到雙方的通訊結束。

想想古代電話通訊,學校分機也是,下圖是古代接線生時期情況

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414ZfczSVLeAK.png

剛開始要先預約專用通路,如果打通,一條通路就被佔掉

end to end resources allocated to reserved for 'call'between source& destination

好處是不講話也不會斷

circuit switching也是專用的
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20211001/20135414B7rGG8YFl0.png

壞處是需要等(像是等廁所)

在現代覺得packet switch 比較好

參考資料

纜線規範

Modem 數據機 維基百科

網路概論

纜線數據機

寬頻光纖adslcable差別比較

ADSL維基百科

digital headended

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