計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2章物理層課件制作人：謝希仁第1頁(yè)2.1物理層基本概念物理層關(guān)心是怎樣在通信介質(zhì)上傳輸比特流，而不是詳細(xì)通信介質(zhì)。物理層作用是屏蔽掉不一樣傳輸介質(zhì)差異，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這種差異。數(shù)據(jù)鏈路層物理層通信介質(zhì)課件制作人：謝希仁第2頁(yè)物理層主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體接口一些特征，即：機(jī)械特征指明接口所用接線器形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特征指明在接口電纜各條線上出現(xiàn)電壓范圍。功效特征指明某條線上出現(xiàn)某一電平電壓表示何種意義。規(guī)程特征指明對(duì)于不一樣功效各種可能事件出現(xiàn)次序。

課件制作人：謝希仁第3頁(yè)數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)輸信息實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)電氣或電磁表現(xiàn)?！澳M”(analogous)——取值是連續(xù)改變。“數(shù)字”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)過(guò)程。解調(diào)——把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)過(guò)程。

幾個(gè)術(shù)語(yǔ)2.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)

2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

課件制作人：謝希仁第4頁(yè)模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字發(fā)送器課件制作人：謝希仁第5頁(yè)傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機(jī)課件制作人：謝希仁第6頁(yè)2.2.2相關(guān)信道幾個(gè)基本概念信道：自信源到信宿之間傳遞信號(hào)路徑。

信道是一個(gè)邏輯概念，不一樣于物理鏈路。單向通信（單工通信）：只能有一個(gè)方向通信而沒(méi)有反方向交互。雙向交替通信（半雙工通信）：通信雙方都能夠發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）：通信雙方能夠同時(shí)發(fā)送和接收信息。

課件制作人：謝希仁第7頁(yè)基帶(baseband)信號(hào)和

帶通(bandpass)信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來(lái)自信源信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出代表各種文字或圖像文件數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)往往包含有較多低頻成份，甚至有直流成份，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。所以必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后，把信號(hào)頻率范圍搬移到較高頻段方便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠經(jīng)過(guò)信道）。課件制作人：謝希仁第8頁(yè)2.2.3信道最高碼元傳輸速率碼元傳送速率（波特率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)信道波形數(shù)。單位：波特Baud(1波特為每秒傳送1個(gè)碼元)。

碼元傳輸速率也稱(chēng)為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。波特率B=，T為每個(gè)波形連續(xù)時(shí)間。1T課件制作人：謝希仁第9頁(yè)數(shù)據(jù)傳送速率（比特率）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)信道數(shù)據(jù)量。單位：b/s數(shù)據(jù)率C與碼元傳輸速率B在數(shù)量上成正比關(guān)系:

C=kB

，k為每個(gè)碼元攜帶比特?cái)?shù)。

C=logB，N為信道中有效波形數(shù)。k=log要提升數(shù)據(jù)率C就要設(shè)法提升每個(gè)碼元攜帶比特?cái)?shù)或者提升碼元傳輸速率B。N2N2課件制作人：謝希仁第10頁(yè)

任何實(shí)際信道都不是理想，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)存在各種干擾以及產(chǎn)生各種失真。碼元傳輸速率越高，在信道輸出端波形失真就越嚴(yán)重。在任何信道中，碼元傳輸速率是有上限，不然就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元判決（即識(shí)別）成為不可能。課件制作人：謝希仁第11頁(yè)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)實(shí)際信道課件制作人：謝希仁第12頁(yè)奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則每赫帶寬理想低通信道最高碼元傳輸速率是每秒2

個(gè)碼元。實(shí)際信道所能傳輸最高碼元速率，要顯著地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。理想低通信道最高碼元傳輸速率

=2WBaud

W是理想低通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過(guò)能經(jīng)過(guò)0頻率(Hz)W(Hz)課件制作人：謝希仁第13頁(yè)另一個(gè)形式奈氏準(zhǔn)則每赫帶寬理想帶通信道最高碼元傳輸速率是每秒

1

個(gè)碼元。理想帶通

信道最高碼元傳輸速率=WBaudW是理想帶通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過(guò)能經(jīng)過(guò)0頻率(Hz)W(Hz)不能經(jīng)過(guò)課件制作人：謝希仁第14頁(yè)2.2.4信道極限信息傳輸速率香農(nóng)(Shannon)用信息論理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾信道極限、無(wú)差錯(cuò)信息傳輸速率。信道極限信息傳輸速率C可表示為：C=Wlogb/sW為信道帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)平均功率；N為信道內(nèi)部高斯噪聲功率。

(1+S/N)2課件制作人：謝希仁第15頁(yè)香農(nóng)公式表明信道帶寬或信道中信噪比越大，則信息極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道極限信息傳輸速率，就一定能夠找到某種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這么），則信道極限信息傳輸速率C也就沒(méi)有上限。實(shí)際信道上能夠到達(dá)信息傳輸速率要比香農(nóng)極限傳輸速率低不少。

課件制作人：謝希仁第16頁(yè)請(qǐng)注意對(duì)于頻帶寬度已確定信道，假如信噪比不能再提升了，而且碼元傳輸速率也到達(dá)了上限值，那么還有方法提升信息傳輸速率。這就是用編碼方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特信息量。課件制作人：謝希仁第17頁(yè)數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)模擬傳輸與數(shù)字傳輸課件制作人：謝希仁第18頁(yè)1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

a.不歸零編碼10010110優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：難以實(shí)現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時(shí)。連續(xù)數(shù)據(jù)易形成直流成份。課件制作人：謝希仁第19頁(yè)1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

b.曼徹斯特（Manchester）編碼

將基帶信號(hào)中0和1用不一樣脈沖波形表示。優(yōu)點(diǎn)：每位中間有跳變，自含時(shí)鐘，易實(shí)現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時(shí)。不含直流成份。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。課件制作人：謝希仁第20頁(yè)1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

c.差分曼徹斯特編碼

將基帶信號(hào)中0和1用不一樣脈沖波形表示。優(yōu)點(diǎn)：每位中間有跳變，自含時(shí)鐘，易實(shí)現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時(shí)。不含直流成份。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。課件制作人：謝希仁第21頁(yè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼稱(chēng)為調(diào)制。調(diào)制就是進(jìn)行波形變換（頻譜變換）。調(diào)制方法：對(duì)選取載波信號(hào)進(jìn)行波形改變。載波信號(hào)：最基本二元制調(diào)制方法有：調(diào)幅(AM)：載波振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而改變。調(diào)頻(FM)：載波頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而改變。調(diào)相(PM)：載波初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而改變。

1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼課件制作人：謝希仁第22頁(yè)對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)幾個(gè)調(diào)制方法課件制作人：謝希仁第23頁(yè)

正交調(diào)制

QAM(QuadratureAmplitudeModulation)

r

(r,)因?yàn)?bit編碼共有16種不一樣組合，所以這16個(gè)點(diǎn)中每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一個(gè)4bit編碼。若每一個(gè)碼元可表示比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一個(gè)狀態(tài)就越困難。多相調(diào)制：同時(shí)改變相位、振幅或頻率中兩個(gè)參數(shù)，可形成各種波形，攜帶多位信息，提升數(shù)據(jù)率。課件制作人：謝希仁第24頁(yè)2.3物理層下面?zhèn)鬏斆襟w導(dǎo)向傳輸媒體（有線介質(zhì)、固定介質(zhì)）

能夠?qū)⑿盘?hào)約束在某個(gè)固定媒體中，如：雙絞線、同軸電纜、光纖等。非導(dǎo)向傳輸媒體（無(wú)線介質(zhì)、約束介質(zhì)）不能夠?qū)⑿盘?hào)約束在某個(gè)固定媒體中，如：地面微波接力通信、衛(wèi)星通信等。傳輸媒體即通信介質(zhì)，信源與信宿之間物理通路。課件制作人：謝希仁第25頁(yè)評(píng)價(jià)傳輸媒體性能指標(biāo)成本易安裝性容量（帶寬）抗干擾性抗衰減性（最大傳輸距離）課件制作人：謝希仁第26頁(yè)2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體1.雙絞線銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無(wú)屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP性能評(píng)價(jià)成本低、易安裝、100MHz、

抗干擾性低、最大傳輸距離100m課件制作人：謝希仁第27頁(yè)EIA-TIA568標(biāo)準(zhǔn)雙絞線分為7類(lèi)，單位長(zhǎng)度絞和數(shù)不一樣。n類(lèi)線比n-1類(lèi)線含有多項(xiàng)優(yōu)異性能：容量（帶寬）、抗衰減性、抗干擾性（近端串?dāng)_是指在一條鏈路中一對(duì)線對(duì)另一對(duì)線信號(hào)耦合）EIA-TIA568AEIA-TIA568B雙絞線電纜制作注意事項(xiàng)不能亂序、短剝線長(zhǎng)度課件制作人：謝希仁第28頁(yè)2.同軸電纜50

同軸電纜數(shù)字信號(hào)75

同軸電纜模擬信號(hào)

外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體將計(jì)算機(jī)與同軸電纜連接需用T型分接頭AUIBNC性能評(píng)價(jià)成本低、易安裝性比雙絞線差、10MHz、

抗干擾性低比雙絞線強(qiáng)、最大傳輸距離185m-500m課件制作人：謝希仁第29頁(yè)3.光纖經(jīng)過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸光脈沖實(shí)現(xiàn)通信。一個(gè)完整光傳輸系統(tǒng)發(fā)送端光源（發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器）光纖接收端檢測(cè)器（光電二極管）包層課件制作人：謝希仁第30頁(yè)光線在光纖中折射折射角入射角包層（低折射率媒體）包層（低折射率媒體）纖芯（高折射率媒體）包層纖芯課件制作人：謝希仁第31頁(yè)光纖工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸方式是不停地全反射課件制作人：謝希仁第32頁(yè)四芯光纜剖面示意圖課件制作人：謝希仁第33頁(yè)輸入脈沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖課件制作人：謝希仁第34頁(yè)光纖不但含有通信容量非常大優(yōu)點(diǎn)，而且還含有其它一些特點(diǎn)：（1）傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)，對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸尤其經(jīng)濟(jì)。（2）抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾環(huán)境下尤為主要。（3）無(wú)串音干擾，保密性好，也不易被竊聽(tīng)或截取數(shù)據(jù)。（4）體積小，重量輕。缺點(diǎn)：成本較高。課件制作人：謝希仁第35頁(yè)2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體（無(wú)線介質(zhì)、約束介質(zhì)）不能夠?qū)⑿盘?hào)約束在某個(gè)固定媒體中。無(wú)線傳輸所使用頻段很廣。短波通信主要是靠電離層反射，但短波信道通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳輸。地面微波接力通信衛(wèi)星通信課件制作人：謝希仁第36頁(yè)地面微波接力通信主要特點(diǎn)：

微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，所以其通信信道容量很大；因?yàn)楣I(yè)干擾和天電干擾主要頻譜成份比微波頻率低得多，對(duì)微波通信危害比對(duì)短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；與相同容量和長(zhǎng)度電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見(jiàn)效快。課件制作人：謝希仁第37頁(yè)缺點(diǎn)：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。易受惡劣氣候影響，隱蔽性、保密性差。中繼站維護(hù)費(fèi)用高。課件制作人：謝希仁第38頁(yè)3．衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。衛(wèi)星通信另一特點(diǎn)就是含有較大傳輸時(shí)延。課件制作人：謝希仁第39頁(yè)2.5信道復(fù)用技術(shù)2.5.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM)：將信道可用頻帶分為若干子頻帶。相鄰子頻帶之間留有臨界保護(hù)頻帶。將不一樣用戶(hù)信號(hào)分別調(diào)制到這些子頻帶上。信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)（寬帶信號(hào)）。全部用戶(hù)在一樣時(shí)間占用不一樣帶寬資源。頻分復(fù)用適用于模擬傳輸。

課件制作人：謝希仁第40頁(yè)頻分復(fù)用(FDM)頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5課件制作人：謝希仁第41頁(yè)時(shí)分復(fù)用：將信道可用時(shí)間分為若干時(shí)隙.將這些時(shí)隙平分給不一樣用戶(hù)信號(hào)。每路信號(hào)交替占用信道資源。全部用戶(hù)在不一樣時(shí)間占用一樣頻帶寬度。時(shí)分復(fù)用適合用于數(shù)字傳輸。

時(shí)分復(fù)用(TDM)課件制作人：謝希仁第42頁(yè)頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時(shí)分復(fù)用課件制作人：謝希仁第43頁(yè)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCD在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第44頁(yè)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCD在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第45頁(yè)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDD在TDM幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第46頁(yè)每路信號(hào)數(shù)據(jù)量不均衡，平均分配時(shí)隙時(shí)分復(fù)用不靈活。可能會(huì)造成線路資源浪費(fèi)。課件制作人：謝希仁第47頁(yè)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM是對(duì)時(shí)分復(fù)用一個(gè)改進(jìn)。使用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM幀傳送復(fù)用數(shù)據(jù)；時(shí)隙數(shù)能夠不一樣于用戶(hù)數(shù)。用戶(hù)有了數(shù)據(jù)即發(fā)往集中器緩存（隊(duì)列），集中器掃描緩存，將其中數(shù)據(jù)放入STDM幀，放滿即可發(fā)送出去。課件制作人：謝希仁第48頁(yè)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用不是平均分配時(shí)隙，而是按需分配時(shí)隙，顯著提升信道利用率。STDM幀時(shí)隙中包含用戶(hù)地址信息，集中器設(shè)計(jì)為含有更多智能性，加入許多控制信息，開(kāi)銷(xiāo)增大。STDM不適合于用戶(hù)數(shù)據(jù)均衡且重負(fù)載通信。統(tǒng)計(jì)復(fù)用又稱(chēng)為異步時(shí)分復(fù)用，而普通時(shí)分復(fù)用稱(chēng)為同時(shí)時(shí)分復(fù)用。課件制作人：謝希仁第49頁(yè)波分多路復(fù)用，是指在一根光纖上使用不一樣波長(zhǎng)同時(shí)傳送多路光波信號(hào)。實(shí)際上WDM是FDM一個(gè)變種，用于光纖信道。

波分多路復(fù)用工作原理：要傳輸光波波長(zhǎng)（頻率）是不一樣，它們經(jīng)過(guò)復(fù)用器（通常是棱鏡或光柵）耦合到光纜線路上同一根光纖中進(jìn)行傳輸，抵達(dá)目標(biāo)地結(jié)點(diǎn)后，再經(jīng)過(guò)分用器（棱鏡或光柵）分成多束光波。當(dāng)前波長(zhǎng)域復(fù)用技術(shù)主要有三種：波分復(fù)用（WDM），密集波分復(fù)用（DWDM）和光頻分復(fù)用（OFDM）。三者本質(zhì)上都是波長(zhǎng)分割復(fù)用，不一樣是復(fù)用信道波長(zhǎng)間隔不一樣。2.5.2波分復(fù)用WDM課件制作人：謝希仁第50頁(yè)1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用就是光頻分復(fù)用。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km課件制作人：謝希仁第51頁(yè)2.5.3碼分復(fù)用CDM慣用名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。這種系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)有很強(qiáng)抗干擾能力，其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)覺(jué)。在移動(dòng)通信中，CDMA可提升通話質(zhì)量降低干擾，降低手機(jī)平均發(fā)射功率。

課件制作人：謝希仁第52頁(yè)碼分復(fù)用CDMA工作原理

向量規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)：設(shè)向量和向量其規(guī)格化內(nèi)積

兩個(gè)向量S和T正交(orthogonal)

，即S和T規(guī)格化內(nèi)積為0.課件制作人：謝希仁第53頁(yè)每個(gè)站被指派一個(gè)惟一mbit碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列二進(jìn)制反碼。

比如，S站8bit碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時(shí)，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時(shí)，就發(fā)送序列11100100。用-1表示0，S站碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)碼分復(fù)用CDMA工作原理課件制作人：謝希仁第54頁(yè)CDMA主要特點(diǎn)每個(gè)站分配碼片序列必須各不相同，且相互正交。任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己規(guī)格化內(nèi)積都是1.一個(gè)碼片向量和該碼片反碼向量規(guī)格化內(nèi)積值是–1.滿足分配率，設(shè)S,T分別表示兩個(gè)站點(diǎn)碼片向量,U表示這兩個(gè)站點(diǎn)發(fā)送疊加信號(hào)，即：U=S+T,則：對(duì)于任意站點(diǎn)碼片向量V，V·U=V·S+V·T碼分復(fù)用CDMA工作原理課件制作人：謝希仁第55頁(yè)碼片序列正交關(guān)系舉例令向量S為(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T為(–1–1+1–1+1+1+1–1)。這兩個(gè)碼片序列是正交。課件制作人：謝希仁第56頁(yè)CDMA工作原理S站碼片序列S110ttttttm個(gè)碼片tS站發(fā)送信號(hào)SxT站發(fā)送信號(hào)Tx總發(fā)送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端課件制作人：謝希仁第57頁(yè)CDMA必須采取擴(kuò)頻技術(shù)，傳輸信息量遠(yuǎn)大于實(shí)際信息量，若信道頻率資源有限則限制其使用。課件制作人：謝希仁第58頁(yè)2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)

1.脈碼調(diào)制PCM體制

脈碼調(diào)制PCM體制最初是為了在電話局之間中繼線上傳送多路電話。因?yàn)闅v史上原因，PCM有兩個(gè)互不兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即北美24路PCM（簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)1）和歐洲30路PCM（簡(jiǎn)稱(chēng)為E1）。我國(guó)采取是歐洲E1標(biāo)準(zhǔn)。E1速率是2.048Mb/s，而T1速率是1.544Mb/s。當(dāng)需要有更高數(shù)據(jù)率時(shí)，可采取復(fù)用方法。課件制作人：謝希仁第59頁(yè)現(xiàn)在數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采取脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)體制。

課件制作人：謝希仁第60頁(yè)為了有效地利用傳輸線路，可將多個(gè)話路PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)方法裝成時(shí)分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。脈碼調(diào)制PCM有兩個(gè)互不兼容國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：北美T1標(biāo)準(zhǔn)(1.544Mb/s)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)E1(2.048Mb/s)。中國(guó)采取歐洲E1標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)和日本等國(guó)采取T1標(biāo)準(zhǔn)。課件制作人：謝希仁第61頁(yè)E1時(shí)分復(fù)用幀

課件制作人：謝希仁第62頁(yè)2.同時(shí)光纖網(wǎng)SONET和

同時(shí)數(shù)字系列SDH舊數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最主要是以下兩個(gè)方面：速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。假如不對(duì)高次群數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍高速數(shù)據(jù)傳輸就極難實(shí)現(xiàn)。

不是同時(shí)傳輸。在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)數(shù)字網(wǎng)主要是采取準(zhǔn)同時(shí)方式。

課件制作人：謝希仁第63頁(yè)同時(shí)光纖網(wǎng)SONET同時(shí)光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)非常準(zhǔn)確主時(shí)鐘。第1級(jí)同時(shí)傳送信號(hào)STS-1(SynchronousTransportSignal)傳輸速率是51.84Mb/s。光信號(hào)則稱(chēng)為第1級(jí)光載波OC-1，OC表示OpticalCarrier。課件制作人：謝希仁第64頁(yè)

同時(shí)數(shù)字系列SDH

ITU-T以美國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。普通可認(rèn)為SDH與SONET是同義詞。SDH基本速率為155.52Mb/s，稱(chēng)為第1級(jí)同時(shí)傳遞模塊(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中OC-3速率。課件制作人：謝希仁第65頁(yè)線路速率(Mb/s)SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)表示線路速率慣用近似值51.840OC-1/STS-1

155.520OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s39813.120

OC-768/STS-768

STM-256

40Gb/s

SONETOC級(jí)/STS級(jí)與SDHSTM級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系課件制作人：謝希仁第66頁(yè)SONET體系結(jié)構(gòu)光子層路徑層線路層段層線路(line)光子層路徑層線路層段層光子層線路層段層光子層段層光子層線路層段層光子層段層SDH終端SDH終端復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑(path)(section)(section)(section)課件制作人：謝希仁第67頁(yè)SONET標(biāo)準(zhǔn)定義了

四個(gè)光接口層光子層(PhotonicLayer)處理跨越光纜比特傳送。段層(SectionLayer)在光纜上傳送STS-N幀。線路層(LineLayer)負(fù)責(zé)路徑層同時(shí)和復(fù)用。路徑層(PathLayer)處理路徑端接設(shè)備PTE(PathTerminatingElement)之間業(yè)務(wù)傳輸。

課件制作人：謝希仁第68頁(yè)2.6寬帶接入技術(shù)

2.6.1xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有模擬電話用戶(hù)線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。即使標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)頻帶被限制在300~3400Hz范圍內(nèi)，但用戶(hù)線本身實(shí)際可經(jīng)過(guò)信號(hào)頻率依然超出1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用高端頻譜留給用戶(hù)上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶(hù)線(DigitalSubscriberLine)縮寫(xiě)。而DSL前綴x則表示在數(shù)字用戶(hù)線上實(shí)現(xiàn)不一樣寬帶方案。課件制作人：謝希仁第69頁(yè)xDSL幾個(gè)類(lèi)型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶(hù)線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶(hù)線RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)整線路速率）。課件制作人：謝希仁第70頁(yè)ADSL極限傳輸距離ADSL極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶(hù)線線徑都有很大關(guān)系（用戶(hù)線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)衰減就越大），而所能得到最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際用戶(hù)線上信噪比親密相關(guān)。比如，0.5毫米線徑用戶(hù)線，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時(shí)可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率提升到6.1Mb/s時(shí)，傳輸距離就縮短為3.7公里。假如把用戶(hù)線線徑減小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s傳輸速率下就只能傳送2.7公里課件制作人：謝希仁第71頁(yè)ADSL特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)稱(chēng)。上行指從用戶(hù)到ISP，而下行指從ISP到用戶(hù)。ADSL在用戶(hù)線（銅線）兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國(guó)當(dāng)前采取方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”意思。課件制作人：謝希仁第72頁(yè)DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采取頻分復(fù)用方法，把40kHz以上一直到1.1MHz高端頻譜劃分為許多子信道，其中25個(gè)子信道用于上行信道，而249個(gè)子信道用于下行信道。每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不一樣載波（即不一樣音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對(duì)用戶(hù)線上使用許多小調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。課件制作人：謝希仁第73頁(yè)DMT技術(shù)頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~1100課件制作人：謝希仁第74頁(yè)ADSL數(shù)據(jù)率因?yàn)橛脩?hù)線詳細(xì)條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶(hù)線干擾程度等都不一樣），所以ADSL采取自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶(hù)線能夠傳送盡可能高數(shù)據(jù)率。當(dāng)ADSL開(kāi)啟時(shí)，用戶(hù)線兩端ADSL調(diào)制解調(diào)器就測(cè)試可用頻率、各子信道受到干擾情況，以及在每一個(gè)頻率上測(cè)試信號(hào)傳輸質(zhì)量。ADSL不能確保固定數(shù)據(jù)率。對(duì)于質(zhì)量很差用戶(hù)線甚至無(wú)法開(kāi)通ADSL。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。課件制作人：謝希仁第75頁(yè)ADSL組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶(hù)線電話分離器區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)至ISP居民家庭基于ADSL接入網(wǎng)端局或遠(yuǎn)端站DSLAM至當(dāng)?shù)仉娫捑諴SPS數(shù)字用戶(hù)線接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠(yuǎn)端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

課件制作人：謝希仁第76頁(yè)第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）經(jīng)過(guò)提升調(diào)制效率得到了更高數(shù)據(jù)率。比如，ADSL2要求最少應(yīng)支持下行8Mb/s、上行800kb/s速率。而ADSL2+則將頻譜范圍從1.1MHz擴(kuò)展至2.2MHz，下行速率可達(dá)16Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25Mb/s），而上行速率可達(dá)800kb/s。采取了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù)SRA(SeamlessRateAdaptation)，可在運(yùn)行中不中止通信和不產(chǎn)生誤碼情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改進(jìn)了線路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功效，這對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)水平含有非常主要意義。課件制作人：謝希仁第77頁(yè)2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)

HFC(HybridFiberCoax)HFC網(wǎng)是在當(dāng)前覆蓋面很廣有線電視網(wǎng)CATV基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一個(gè)居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其它寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有CATV網(wǎng)是樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采取模擬技術(shù)頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則需要對(duì)CATV網(wǎng)進(jìn)行改造課件制作人：謝希仁第78頁(yè)HFC主要特點(diǎn)(1)HFC網(wǎng)主干線路采取光纖HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中同軸