1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) （第5版） 謝希仁 編著 課件補(bǔ)充制作人 方文郁,課件制作人：謝希仁,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 5 版）,第 2 章 物理層,課件制作人：謝希仁,第 2 章 物理層教學(xué)內(nèi)容,2.1 物理層的基本概念 2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) 2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念 2.2.3 信道的極限容量 2.2.4 信道的極限信息傳輸速率 2.3 物理層下面的傳輸媒體 2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體 2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體,課件制作人：謝希仁,第 2 章 物理層教學(xué)內(nèi)容（續(xù)）,2.4 信道復(fù)用技術(shù) 2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 2.4.2 波分復(fù)用 2.4.3

2、 碼分復(fù)用 2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng) 2.6 寬帶接入技術(shù) 2.6.1 xDSL技術(shù) 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)） 2.6.3 FTTx 技術(shù),2.1 物理層的基本概念,在物理信道上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特（bit）流，提供為建立、維護(hù)和釋放物理鏈路連接所需的各種傳輸介質(zhì)、通信接口特性等。 物理層直接與物理信道直接相連，起到數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸媒體之間的邏輯接口作用。 功能：提供建立、維護(hù)和釋放物理連接的方法，實(shí)現(xiàn)在物理信道上進(jìn)行比特流的傳輸。 傳送的基本單位：比特（bit） 所以物理層上的協(xié)議有時(shí)也稱為接口,課件制作人：謝希仁,2.1 物理層的基本概念,物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接

3、口的一些特性，即： （1）機(jī)械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。 （2）電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。 （3）功能特性 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 （4）過程特性 指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。,課件制作人：謝希仁,2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型,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),輸入 漢字,顯示 漢字,PC 機(jī),上面是兩個(gè)PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的模型,源點(diǎn)（源站、信源）：源點(diǎn)設(shè)備把輸入信息產(chǎn)生為要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（比特流） 發(fā)送

4、器：典型發(fā)送器就是調(diào)制器，通過發(fā)送器的調(diào)制數(shù)據(jù)比特流才能在傳輸系統(tǒng)中傳輸 傳輸系統(tǒng)：傳輸線或者計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 接收器：典型接收器就是解調(diào)器，把調(diào)制數(shù)據(jù)比特流進(jìn)行解調(diào)為輸出數(shù)據(jù)（比特流） 終點(diǎn)（信宿、目的站）輸出接收的數(shù)據(jù)信息,課件制作人：謝希仁,幾個(gè)術(shù)語(yǔ),數(shù)據(jù)(data)通信的目的是傳送消息，如話音、文字圖像等，數(shù)據(jù)就是運(yùn)送消息的實(shí)體。 信號(hào)(signal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。如脈沖信號(hào) “模擬的”(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 “數(shù)字的”(digital)代表消息的參數(shù)的取值是離散的。 碼元(code)在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波形表示離散的數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不

5、同離散數(shù)值的基本波形。,課件制作人：謝希仁,2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念（重點(diǎn)）,單向通信（單工通信）只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互，如電視。 雙向交替通信（半雙工通信）通信的雙方都可以發(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)，如對(duì)講機(jī)。 雙向同時(shí)通信（全雙工通信）通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息，如打電話。,課件制作人：謝希仁,基帶(baseband)信號(hào)和帶通(band pass)信號(hào),基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）來(lái)自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。 基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種

6、低頻分量或直流分量。因此必須對(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)過載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。,課件制作人：謝希仁,幾種最基本的調(diào)制方法,基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。 最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種： 調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。,課件制作人：

7、謝希仁,對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基帶信號(hào),調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,調(diào)幅中：有載波表示1；沒有載波表示0 調(diào)頻中：載波頻率高表示1；載波頻率低表示0 調(diào)相中：載波初相位為表示1；載波初相位為0表示0,課件制作人：謝希仁,正交振幅調(diào)制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation),r,(r, ),可供選擇的相位有 12 種， 而對(duì)于每一種相位有 1 或 2 種振幅可供選擇。,由于4 bit 編碼共有16 種不同的 組合，因此這 16 個(gè)點(diǎn)中的每個(gè) 點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種 4 bit 的編碼。,若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行 解

8、調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難。,舉例,課件制作人：謝希仁,2.2.3 信道的極限容量,任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。 碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。 碼間串?dāng)_ ：由于信道都不是理想的,通過的信號(hào)頻率有限，碼元傳輸?shù)乃俾矢?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端失去了兩個(gè)碼元的波形的清晰的界限。這種現(xiàn)象叫做碼間串?dāng)_,課件制作人：謝希仁,數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道,有失真，但可識(shí)別 失真大，無(wú)法識(shí)別,實(shí)際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）,發(fā)送信號(hào)波形,接收信號(hào)波形,課件制作人：謝希仁,奈奎斯特(Nyqu

9、ist) 定理-奈氏準(zhǔn)則(楊庚P37),1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值, 即無(wú)噪聲有限帶寬為W的信道，電平的個(gè)數(shù)為M,其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率C為: C=2W log2M 。 在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模駝t就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不可能。 如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號(hào)高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。,例2-5 一個(gè)無(wú)噪聲的3000HZ信道，試問傳送二進(jìn)制信號(hào)，可允許的最大的數(shù)據(jù)速率是多少？（楊P37）,解：

10、由于傳送的是二進(jìn)制信號(hào)是1,0兩個(gè)電平，所以M=2，W=3000HZ。 則信道容量，即數(shù)據(jù)傳輸速率C=2W log2M =60000 bps 信噪比 (S/N):即信號(hào)平均功率與噪聲平均功率之比，單位dB 信噪比(dB)=10 log10 (S/N) (dB),課件制作人：謝希仁,(2)香農(nóng)(Shannon)定理,香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道中的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 C 可表達(dá)為 C = W log2(1+S/N) b/s W 為信道的帶寬（以 Hz 為單位）； S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率； N 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率

11、。,例2-7一個(gè)數(shù)字信號(hào)通過二進(jìn)制數(shù)經(jīng)過信噪比 為20dB的3kHz帶寬信道，其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少？,解：香農(nóng)(Shannon)定理，信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 C 可表達(dá)為 C = W log2(1+S/N) b/s 已知信噪比 電平=20dB，信噪功率比 (S/N)=100， 則C=3000 log2(1+100)=30006.66 =19.98kps 即信道最大的數(shù)據(jù)傳輸速率是19.98kps,課件制作人：謝希仁,香農(nóng)公式表明,信道的帶寬或信道中的信噪比S/N越大，則信息的極限傳輸速率就越高。 只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。 若信

12、道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率 C 也就沒有上限。 實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。,課件制作人：謝希仁,請(qǐng)注意,對(duì)于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值，那么還有辦法提高信息的傳輸速率。這就是用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量。,課件制作人：謝希仁,2.3 物理層下面的傳輸媒體,無(wú)線電,微波,紅外線,可見光,紫外線,X射線,射線,雙絞線,同軸電纜,衛(wèi)星,地面微波,調(diào)幅 無(wú)線電,調(diào)頻 無(wú)線電,海事 無(wú)線電,光纖,電視,LF,MF,HF,VHF,UHF,

13、SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移動(dòng) 無(wú)線電,電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜,LF：低頻 MF：中 HF ：高 VHF ：甚高頻 UHF：特高頻 SHF ：超高頻 EHF：極高頻 THF：至高頻、（楊庚P25）,傳輸媒體,傳輸媒體（傳輸媒介、傳輸介質(zhì)）它是連接發(fā)送器和接收器之間的物理通路：傳輸媒體有兩種： （1）導(dǎo)向傳輸媒體：電磁波沿著固體媒體（銅或者光纖）傳播 （

14、2）非導(dǎo)向傳輸媒體：電磁波沿著自由空間傳播（無(wú)線電波）,課件制作人：謝希仁,2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體,雙絞線 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無(wú)屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜 50 同軸電纜 75 同軸電纜 光纜,2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體,1. 雙絞線 雙絞線就是把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排絞合在一起的。從用戶電話機(jī)到交換機(jī)的雙絞線稱為用戶線或者用戶環(huán)路。 雙絞線可以很容易地在15km或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸，例如遠(yuǎn)距離的中繼線。局域網(wǎng)的雙絞線主要用于一個(gè)建筑物內(nèi)或幾個(gè)建筑物內(nèi)，在1000kbps速率下傳輸距離

15、可達(dá)幾km。 價(jià)格 以每米2元為計(jì)算，雙絞線比同軸電纜或光導(dǎo)纖維都要便宜得多，因此使用十分廣泛。,UDP 種類圖,課件制作人：謝希仁,各種電纜,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,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣層,絕緣保護(hù)套層,內(nèi)導(dǎo)體,無(wú)屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,同軸電纜,2. 同軸電纜,絕緣保護(hù)套層,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣層,內(nèi)導(dǎo)體,2. 同軸電纜,同軸電纜又分為 （1） 基帶同軸電纜(阻抗50歐姆) （2）寬帶同軸電纜(阻抗75歐姆)。 基帶同軸電纜用來(lái)直接傳輸數(shù)字信號(hào)，寬帶同軸電纜用于頻分多路復(fù)用(FDM)的模擬信號(hào)發(fā)送， 還用于不使用頻分多路復(fù)用的高速數(shù)字

16、信號(hào)發(fā)送和模擬信號(hào)發(fā)送。閉路電視所使用的CATV 電纜就是寬帶同軸電纜。 同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強(qiáng)。,3. 光纜,光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱,，它由能傳導(dǎo)光波的石英纖維，外加保護(hù)層（包層）構(gòu)成。 相對(duì)于金屬來(lái)說重量輕、體積（細(xì)，直徑不到0.2mm）。 用光纖來(lái)傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接收端又要由光檢波器瞠原成電信號(hào)。光源可以采用二種不同類型的發(fā)光管：發(fā)光二極管LED(Light-Emitting)和注入型激光二極管ILD(Injection Laser Diode)。發(fā)光二極管LED是一種固態(tài)器件，電流通過時(shí)就發(fā)光，價(jià)格較便宜，它產(chǎn)生的是可見光，定向性較差，是通過在光纖

17、石英玻璃媒體內(nèi)不斷反射面向前傳播的。這種光纖稱為多模光纖(multimode fiber)，,(3) 光纜,高密度六芯光纜剖面結(jié)構(gòu)(每芯包含六根光纖),光纖傳送模式：MMF、SMF,課件制作人：謝希仁,光線在光纖中的折射,折射角,入射角,包層 （低折射率的媒體）,包層 （低折射率的媒體）,纖芯 （高折射率的媒體）,包層,纖芯,當(dāng)光從高折射率的媒體射入低折射率的媒體時(shí) 折射角大于入射角，入射角足夠大，就會(huì)全反射,課件制作人：謝希仁,光纖的工作原理,高折射率 (纖芯),低折射率 (包層),光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?課件制作人：謝希仁,多模光纖與單模光纖,多模光纖（存在多條不同入射角的光

18、線）,光纖的直徑減小到接近光波波長(zhǎng)時(shí),當(dāng)采用光纖連網(wǎng)時(shí)，常常將一段段點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路串接起來(lái)構(gòu)成一個(gè)環(huán)路，通過T形接頭連接到計(jì)算機(jī)。 T形接頭有兩種：無(wú)源的和有源的。無(wú)源的T形接頭由于完全是無(wú)源的，因此非?？煽?。 有源的T形接頭實(shí)際上就是一個(gè)有源轉(zhuǎn)發(fā)器(如圖3-14所示)。,光纖通信的優(yōu)缺點(diǎn),光纖通信優(yōu)點(diǎn)： 傳輸信號(hào)的頻帶寬，通信容量大(可達(dá)幾十Gb/s) 信號(hào)衰減小，傳輸距離遠(yuǎn)(單模光纖可達(dá)幾十至100Km) 抗電磁干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣 無(wú)串音干擾，保密性好，信息不易被竊聽或截取 體積小、重量輕 光纖通信缺點(diǎn)： 光纖本身并不貴，但光電接口價(jià)格較貴 將兩根光纖精確連接需要專用設(shè)備(光纖熔接儀),

19、2.3.2、非導(dǎo)向傳輸媒體,無(wú)線傳輸介質(zhì)主要有無(wú)線電、微波、紅外線和激光。它們都可以電磁波在自由空間進(jìn)行傳播。電磁波傳播的自由空間稱為非導(dǎo)向傳輸媒體。 無(wú)線通信：使用無(wú)線信道進(jìn)行信息傳輸，還可在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； 短波通信：主要靠電離層反射進(jìn)行傳輸 微波通信：為直線傳播，有地面微波接力通信和衛(wèi)星通信兩種。地面微波接力通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信時(shí)每隔50100km左右設(shè)一個(gè)中繼站。衛(wèi)星通信利用衛(wèi)星作為中繼來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，可以將衛(wèi)星看作是空中的巨大的微波中繼器。,課件制作人：謝希仁,2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體,非導(dǎo)向傳輸媒體主要指的是無(wú)線電波 無(wú)線波傳輸所使用的頻段很廣 短波通信主要是靠電離層的反射，但

20、短波信道的通信質(zhì)量較差。 微波在空間主要是直線傳播。 地面微波接力通信 衛(wèi)星通信 紅外線技術(shù),無(wú)線電通信（用于移動(dòng)通信，構(gòu)成無(wú)線局域網(wǎng)）,固定終端點(diǎn)（基站）和無(wú)線終端之間是無(wú)線鏈路,基站,用戶計(jì)算機(jī)和終端,基站覆蓋的無(wú)線電區(qū)域,F1, F2, F3 = 使用的頻率,短波通信,短波通信：主要靠電離層反射進(jìn)行傳輸,地面微波接力-,視距傳播,地球同步衛(wèi)星(對(duì)地靜止),與地面站位置相對(duì)固定 使用3個(gè)衛(wèi)星可覆蓋全球 一個(gè)衛(wèi)星使用1220個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器， 每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器頻寬3650MHz 地面站大量使用甚小孔徑地球 站VSAT 傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)(270ms),低軌道衛(wèi)星通信 (對(duì)地非靜止),低軌道衛(wèi)星相對(duì)于地球不是靜

21、止的，而是不停地圍繞地球旋轉(zhuǎn)，由于低軌道衛(wèi)星離地球很近，使用手持通信設(shè)備即可和衛(wèi)星通信。,低軌道衛(wèi)星通信 (對(duì)地非靜止),低軌道衛(wèi)星相對(duì)于地球不是靜止的，而是不停地圍繞地球旋轉(zhuǎn)，由于低軌道衛(wèi)星離地球很近，使用手持通信設(shè)備即可和衛(wèi)星通信。,課件制作人：謝希仁,共享信道,2.4 信道復(fù)用技術(shù)2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,信道復(fù)用(multiplexing)是在一條傳輸信道中傳輸多路的信號(hào)，提高傳輸媒體的利用率。,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,信道,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,復(fù)用,分用,(a) 不使用復(fù)用技術(shù),(b) 使用復(fù)用技術(shù),復(fù)用器和分用器,在進(jìn)行通

22、信中,復(fù)用器和分用器總是成對(duì)地使用。 信道復(fù)用(multiplexing)是把多路的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過復(fù)用在一條高速傳輸信道中傳輸 信道分用：它把一條高速傳輸信道中傳輸多路的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分離，分別交給相應(yīng)的用戶。,信道的多路復(fù)用,信道的多路復(fù)用技術(shù)有： （1）頻分復(fù)用 FDM (Frequency Division Multiplexing) 時(shí)分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM (Statistic TDM) （2）波分復(fù)用 （3）碼分復(fù)用,一. 頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing),頻

23、分復(fù)用：就是把有限頻率帶寬劃分若干個(gè)頻率(段),每個(gè)用戶分別分配到某一頻率帶，用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個(gè)頻帶進(jìn)行通信。,課件制作人：謝希仁,一. 頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing),頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源,頻分復(fù)用 FDM的一個(gè)例子：將三路電話信號(hào)利用頻率變換搬到載波頻段的不同位置，形成了頻分復(fù)用 信號(hào),課件制作人：謝希仁,二. 時(shí)分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing),時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）。每個(gè)TDM 幀劃分為一段段等長(zhǎng)

24、的時(shí)隙.每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。 每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是 TDM 幀的長(zhǎng)度）。 TDM 信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。 時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。,課件制作人：謝希仁,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A用戶在 TDM 幀中的占A時(shí)隙位置不變,課件制作人：謝希仁,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,C,D,B用戶在 TDM 幀中的占B時(shí)隙位置不變,課件制作人：謝希仁,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,

25、B,D,C用戶在 TDM 幀中的占C時(shí)隙位置不變,課件制作人：謝希仁,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,C,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,D用戶在 TDM 幀中占D時(shí)隙 的位置不變,課件制作人：謝希仁,時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi),A,B,C,D,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀,#1,a,c,b,c,d,時(shí)分復(fù)用,#2,#3,#4,用戶,使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM (Statistic TDM)是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。 集中

26、器(concentrator)常使用這種統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。圖3-23是統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的原理圖。 統(tǒng)計(jì)復(fù)用又稱為異步時(shí)分復(fù)用，而普通的時(shí)分復(fù)用稱為同步時(shí)分復(fù)用。從平均的角度來(lái)看，這兩者是平衡的。,三. 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM (Statistic TDM),課件制作人：謝希仁,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM (Statistic TDM)集中器就是采用按需動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙 ,這種統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)。,用戶,A,B,C,D,a,b,c,d,t,t,t,t,t,3 個(gè) STDM 幀,#1,a,c,b,a,b,b,c,a,c,d,#2,#3,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,集中器,2.4.2 波分復(fù)用 WDM(Wavelength Di

27、vision Multiplexing),在光纖通信系統(tǒng)中也可以采用光的頻分復(fù)用的方法來(lái)提高系統(tǒng)的傳輸容量，由于在光的頻域上信號(hào)頻率差別比較大，一般采用波長(zhǎng)來(lái)定義頻率上的差別，該復(fù)用方法稱為波分復(fù)用。,一、波分復(fù)用技術(shù)的概念,波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器(亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，

28、稱為波分復(fù)用。,通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，每個(gè)波長(zhǎng)之間的間隔寬度也有不同。按照通道間隔的不同，WDM可以細(xì)分為CWDM（稀疏波分復(fù)用）和DWDM（密集波分復(fù)用）。CWDM的信道間隔為20nm，而DWDM的信道間隔從0.2nm 到1.2nm。 1995年開始WDM技術(shù)發(fā)展很快，特別是基于摻鉺光纖放大器EDFA的1550nm窗口密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)。Ciena推出了162.5Gb/s系統(tǒng)，Lucent公司推出82.5Gb/s系統(tǒng)，目前試驗(yàn)室已達(dá)Tb/s速率。下面介紹一種8路傳輸速率均為 2.5Gb/s系統(tǒng)。,課件制作人：謝希仁,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553

29、 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,2.4.2 波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexing),一種8路傳輸速率均為 2.5Gb/s系統(tǒng)。,8 2.5 Gb/s 波長(zhǎng)1310 nm,20 Gb/s,光 復(fù) 用 器,分 用 器,EDFA,120 km,光調(diào)制器,光解調(diào)器,圖中摻鉺光纖放大器EDFA是一種光放大器，在1550 nm波長(zhǎng)附近有35 n

30、m頻率范圍提供比較均勻的、最高可以達(dá)到4050dB的增益。 兩個(gè)光纖放大器EDFA之間的光纜線路長(zhǎng)度可以達(dá)到120km,2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing),碼分復(fù)用(CDM，Code Division Multiplexing)是靠不同的編碼來(lái)區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用方式 。人們常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。,課件制作人：謝希仁,2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing),常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division M

31、ultiple Access)。 各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 在CDMA中，每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。,下面簡(jiǎn)述其工作原理,在CDMA中，每一個(gè)比特時(shí)間再劃分圍m個(gè)短的時(shí)間間隔，稱為碼片(chip)。通常m的值是64或128.在下面的原理性說明中，為了簡(jiǎn)單起見，我們?cè)O(shè)m為8。,3、碼分復(fù)用CDMA的工作原理,S 站的碼片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m 個(gè)碼片,t,S 站發(fā)送的信號(hào) Sx,T 站發(fā)送的信號(hào) Tx,總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx

32、,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,使用CDMA的每一個(gè)站被指派一個(gè)惟一的的m位碼片序列(chip sequence)。一個(gè)站如果要發(fā)送比特1，則發(fā)送它自己的m位碼片序列。如果要發(fā)送0，則發(fā)送該碼片的二進(jìn)制反碼。例如，指派給S站的8bit碼片序列是00011011。當(dāng)S發(fā)送比特1時(shí)，它就發(fā)送序列00011011，當(dāng)S發(fā)送比特0時(shí)，就發(fā)送11100100.為了方便，我們按慣例將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1。因此S站的碼片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)。,現(xiàn)在假定S站要發(fā)送信息的數(shù)據(jù)率為b b/s。由于每一個(gè)比特要轉(zhuǎn)換成m個(gè)比特的碼片

33、，因此S站實(shí)際上發(fā)送的數(shù)據(jù)率提高到mb b/s。 CDMA系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是這種體制給每一個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實(shí)用的系統(tǒng)中是實(shí)用偽隨機(jī)序列碼。,用數(shù)學(xué)公式可以很清楚地表示碼片序列的這種正交關(guān)系。令向量S表示站S的碼片向量，再令T表示其他任何站的碼片向量。兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是0:,課件制作人：謝希仁,碼片序列(chip sequence),每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼

34、片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bit 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。 S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1),課件制作人：謝希仁,CDMA 的重要特點(diǎn),每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。 在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。,課件制作人：謝希仁,碼片序列的正交關(guān)系,令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T 的規(guī)格化內(nèi)積(inner produ

35、ct)都是 0：,(2-3),課件制作人：謝希仁,碼片序列的正交關(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)。 把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。 向量 S 為 (1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 向量 T 為 (1 1 +1 1 +1 +1 +1 1) = (+1 +1 1 1 +1 1 +1 1) + = 0,課件制作人：謝希仁,任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1 。 一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 1。,正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性

36、,例：任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1,向量 S 為 (1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 向量 S為 (1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) = (+1 +1 + 1 + 1 +1 + 1 +1 + 1) + = 8 8/8=1,一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 1。,向量 S 為 (1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 向量 S 為 (+1 +1 +1 1 1 +1 1 1 ) = ( 1 1 1 1 1 1 1 1) + = 8 8/8= 1,課件制作人：謝希仁,CDMA 的工作原理,S 站的碼片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,

37、m 個(gè)碼片,t,S 站發(fā)送的信號(hào) Sx,T 站發(fā)送的信號(hào) Tx,總的發(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,CDMA 的工作原理,設(shè)S站要發(fā)送的數(shù)據(jù)是110，m=8，并且當(dāng)發(fā)送 S 站發(fā)送的碼片序列 (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) T 站發(fā)送的碼片序列 (-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) 接收端接收的碼片序列 (-2 -2 0 0 +2 0 +2 0) 然后根據(jù)按照公式（2-3）計(jì)算是+1 -1 0來(lái)判斷哪一站發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)是1還是0還是沒有發(fā)送.,課件制作人：謝希仁,2.5 數(shù)字傳輸系

38、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的中繼線上傳送多路的電話。 由于歷史上的原因，PCM 有兩個(gè)互不兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的 24 路 PCM（簡(jiǎn)稱為 T1）和歐洲的 30 路 PCM（簡(jiǎn)稱為 E1）。我國(guó)采用的是歐洲的 E1 標(biāo)準(zhǔn)。 E1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。 當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。,脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation），簡(jiǎn)稱PCM。是數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生。PCM的優(yōu)點(diǎn)就是音質(zhì)好，缺點(diǎn)就是體積大。PCM可以提供用戶從2M到155

39、M速率的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，也可以提供話音、圖象傳送、遠(yuǎn)程教學(xué)等其他業(yè)務(wù)。PCM有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（表現(xiàn)形式）：E1和T1。,脈沖編碼調(diào)制主要經(jīng)過3個(gè)過程：抽樣、量化和編碼。抽樣過程將連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間、連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)，量化過程將抽樣信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，編碼過程將量化后的信號(hào)編碼成為一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。,（1）抽樣 標(biāo)準(zhǔn)的話音信號(hào)的最高頻率3.4kHz，根據(jù)采樣定理，采樣頻率為8kHz，相當(dāng)采樣周期T=125s。連續(xù)的話音信號(hào)經(jīng)過采樣后成為每秒8000個(gè)離散脈沖信號(hào)。 （2）量化 將采樣樣本幅度按有限的量化等級(jí)決定取值的過程，經(jīng)過量化后的樣本幅度為離散的量級(jí)值，即離散的取

40、值。 （3）編碼 經(jīng)過量化后的樣本幅度的離散的量級(jí)值用8位的二進(jìn)制代碼表示。轉(zhuǎn)換后PCM信號(hào)的速率是每秒8000個(gè)8位的二進(jìn)制碼元，即64kbps.,脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation）PCM過程,抽樣,量化,模擬數(shù)據(jù),編碼,PCM數(shù)字信號(hào) 64kbps,脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation）PCM過程圖示,時(shí)間量化,幅值量化,采樣間隔Ts 2 fc,模擬數(shù)據(jù),數(shù)字信號(hào),課件制作人：謝希仁,2. 同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列 SDH,舊的PCM數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最主要的是以下兩個(gè)方面： 速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一:北美的 24 路 PCM（簡(jiǎn)稱為

41、T1，速率1.544Mbps）和歐洲的 30 路 PCM（簡(jiǎn)稱為 E1,速率2.048Mbps）。如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。 不是同步傳輸。 在過去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。,課件制作人：謝希仁,同步光纖網(wǎng) SONET,為了解決上述問題，美國(guó)在1988年提出同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘。 第 1 級(jí)同步傳送信號(hào) STS-1 (Synchronous Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。

42、光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。,課件制作人：謝希仁,同步數(shù)字系列 SDH,ITU-T (國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門)以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) SONET（同步光纖網(wǎng)） 為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。 一般可認(rèn)為 SDH 與 SONET 是同義詞。 SDH 的基本速率為 155.52 Mb/s，稱為第 1 級(jí)同步傳遞模塊 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相當(dāng)于 SONET 體系中的 OC-3 速率。,SONET 的 OC 級(jí)/STS 級(jí)與

43、 SDH 的 STM 級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,SONET（同步光纖網(wǎng)）/同步數(shù)字系列 SDH,SONET（同步光纖網(wǎng)）/同步數(shù)字系列 SDH定義了標(biāo)準(zhǔn)光信號(hào)，規(guī)定了波長(zhǎng)為1310nm和1550nm的激光源，在物理層使用幀技術(shù)傳遞信息， 同步數(shù)字系列 SDH 的通信系統(tǒng)（張?jiān)芇53）和 SONET的體系結(jié)構(gòu)如下： SDH / SONET的通信系統(tǒng)由多路復(fù)用器、交換機(jī)、中繼器等構(gòu)成。 段指兩臺(tái)由光纖直接連接的相鄰設(shè)備（如中繼器）之間連接。 線路-指兩臺(tái)多路復(fù)用器之間連接 路徑-指源和目的之間的連接。 SONET的體系結(jié)構(gòu)劃分為4層，對(duì)應(yīng)OSI的物理層。,課件制作人：謝希仁,SONET 的體系結(jié)構(gòu),光子層,

44、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,SONET 標(biāo)準(zhǔn)定義了四個(gè)光接口層,光子層(Photonic Layer) 處理跨越光纜的比特傳送,負(fù)責(zé)光/電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，在此層由光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信。 段層(Section Layer) 在光纜上傳送 STS-N 幀，有成幀和差錯(cuò)檢測(cè)功能。 線路層(Lin

45、e Layer) 負(fù)責(zé)路徑層的同步、復(fù)用/分用，以及交換的自動(dòng)保護(hù)。 路徑層(Path Layer) 處理路徑端接設(shè)備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務(wù)的傳輸， PTE是具有同步光纖網(wǎng) SONET能力 的交換機(jī) 。,2.6 寬帶接入技術(shù),為了提高用戶的上網(wǎng)速率，近年來(lái)有多種寬帶接入技術(shù)進(jìn)入用戶的家庭。,課件制作人：謝希仁,2.6 寬帶接入技術(shù)2.6.1 xDSL技術(shù),xDSL 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。 雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在 3003400 Hz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過的信號(hào)頻率仍然超過

46、 1 MHz（3類雙絞線帶寬16MHz, 5類雙絞線帶寬100MHz ）。 xDSL 技術(shù)就把 04 kHz 低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來(lái)沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。 DSL 就是數(shù)字用戶線(Digital Subscriber Line)的縮寫。而 DSL 的前綴 x 則表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。,課件制作人：謝希仁,xDSL 的幾種類型,ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對(duì)稱數(shù)字用戶線 HDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線 SDSL (Single-line DSL)：1 對(duì)線的數(shù)字用戶線

47、 VDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線 DSL ：ISDN 用戶線。 RADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自適應(yīng) DSL，是 ADSL 的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線路速率）。,課件制作人：謝希仁,ADSL 的極限傳輸距離,ADSL 的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶線的線徑都有很大的關(guān)系（用戶線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。 例如，0.5 毫米線徑的用戶線，傳輸速率為 1.5 2.0 Mb/s 時(shí)可傳送 5.5 公里，但當(dāng)傳輸速率提高到 6.1 Mb/s 時(shí)，傳輸距離就縮短為 3.7

48、公里。 如果把用戶線的線徑減小到0.4毫米，那么在6.1 Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里,課件制作人：謝希仁,ADSL 的特點(diǎn),由于用戶在上網(wǎng)時(shí)，主要是從因特網(wǎng)下載各種文檔，而向因特網(wǎng)發(fā)送的信息一般不多。因此把上行和下行帶寬做成不對(duì)稱的。 上行指從用戶到 ISP，而下行指從 ISP 到用戶。 ADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個(gè) ADSL 調(diào)制解調(diào)器。 我國(guó)目前采用的方案是離散多音調(diào) DMT (Discrete Multi-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。,課件制作人：謝希仁,DMT 技術(shù),DMT 調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把 40 k

49、Hz 以上一直到 1.1 MHz 的高端頻譜劃分為許多的子信道，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。 通常下行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之間，而上行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之間。 每個(gè)子信道占據(jù) 4 kHz 帶寬（嚴(yán)格講是 4.3125 kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對(duì)用戶線上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。,課件制作人：謝希仁,DMT 技術(shù)的頻譜分布,頻譜,頻率,上行信道,傳統(tǒng)電話,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,課件制作人：謝希仁,ADSL

50、的數(shù)據(jù)率,由于用戶線的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因此 ADSL 采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。 當(dāng) ADSL 啟動(dòng)時(shí)，用戶線兩端的 ADSL 調(diào)制解調(diào)器就測(cè)試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個(gè)頻率上測(cè)試信號(hào)的傳輸質(zhì)量。 ADSL 不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對(duì)于質(zhì)量很差的用戶線甚至無(wú)法開通 ADSL。 通常下行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之間，而上行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之間。,課件制作人：謝希仁,ADSL 的組成,ATU-C,ATU-C,ATU-R,ATU-C,用戶線,電話

51、 分離器,區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng),至 ISP,居民家庭,基于 ADSL 的接入網(wǎng),端局或遠(yuǎn)端站,DSLAM,至本地電話局,PS,PS,數(shù)字用戶線接入復(fù)用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 接入端接單元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表遠(yuǎn)端 Remote） 電話分離器 PS (POTS Splitter一種低通濾波器)，把電話信號(hào)和數(shù)字信號(hào)分開,課件制作人：謝希仁,第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）,通過提高調(diào)制

52、效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2 要求至少應(yīng)支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+ 則將頻譜范圍從 1.1 MHz 擴(kuò)展至2.2 MHz，下行速率可達(dá) 16 Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25 Mb/s），而上行速率可達(dá) 800 kb/s。 采用了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在運(yùn)營(yíng)中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。 改善了線路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功能，這對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有非常重要的意義。,課件制作人：謝希仁,2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC (Hybrid Fiber Coa

53、x),HFC 網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng) CATV 的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。 HFC 網(wǎng)除可傳送 CATV 外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)。 現(xiàn)有的 CATV 網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(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,HFC 的主要特點(diǎn),(1) HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖 HFC 網(wǎng)將原 CATV 網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。 在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制 AM，這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟(jì)。 模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fiber node)，即光分配結(jié)

54、點(diǎn) ODN (Optical Distribution Node)。在光纖結(jié)點(diǎn)光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在光纖結(jié)點(diǎn)以下就是同軸電纜。,課件制作人：謝希仁,(2) HFC 網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu),同軸電纜,頭端,模擬光纖,放大器,引入線,分路器,光纖結(jié)點(diǎn),服務(wù)區(qū),服務(wù)區(qū),服務(wù)區(qū),（1）從頭端到光纖結(jié)點(diǎn)用模擬光纖連接，構(gòu)成星形網(wǎng)。距離為25km. （2）光纖結(jié)點(diǎn)下面是同軸電纜組成的樹形網(wǎng).連接到一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)的典型用戶數(shù)是500左右，構(gòu)成一個(gè)用戶群。,課件制作人：謝希仁,(3) HFC 網(wǎng)具有比 CATV 網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能,下行信道,上行 信道,5 40 50 550 750 1000,原有

55、模擬電視,數(shù)字信號(hào),頻率(MHz),保留,課件制作人：謝希仁,(4) 每個(gè)家庭要安裝一個(gè)用戶接口盒,用戶接口盒 UIB (User Interface Box)要提供三種連接，即： 使用同軸電纜連接到機(jī)頂盒(set-top box)，然后再連接到用戶的電視機(jī)。 使用雙絞線連接到用戶的電話機(jī)。 使用電纜調(diào)制解調(diào)器連接到用戶的計(jì)算機(jī)。,課件制作人：謝希仁,電纜調(diào)制解調(diào)器(cable modem),電纜調(diào)制解調(diào)器是為 HFC 網(wǎng)而使用的調(diào)制解調(diào)器。 電纜調(diào)制解調(diào)器最大的特點(diǎn)就是傳輸速率高。其下行速率一般在 310 Mb/s之間，最高可達(dá) 30 Mb/s，而上行速率一般為 0.22 Mb/s，最高可達(dá)

56、 10 Mb/s。 電纜調(diào)制解調(diào)器比在普通電話線上使用的調(diào)制解調(diào)器要復(fù)雜得多，并且不是成對(duì)使用，而是只安裝在用戶端。,課件制作人：謝希仁,HFC 網(wǎng)的最大優(yōu)點(diǎn),具有很寬的頻帶，并且能夠利用已經(jīng)有相當(dāng)大的覆蓋面的有線電視網(wǎng)。 要將現(xiàn)有的 450 MHz 單向傳輸?shù)挠芯€電視網(wǎng)絡(luò)改造為 750 MHz 雙向傳輸?shù)?HFC 網(wǎng)（還要將所有的用戶服務(wù)區(qū)互連起來(lái)而不是一個(gè)個(gè) HFC 網(wǎng)的孤島），也需要相當(dāng)?shù)馁Y金和時(shí)間。 在電信政策方面也有一些需要協(xié)調(diào)解決的問題。,課件制作人：謝希仁,2.6.3 FTTx 技術(shù),FTTx（光纖到）也是一種實(shí)現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)的方案。這里字母 x 可代表不同意思。 光纖到家 F

57、TTH (Fiber To The Home)：光纖一直鋪設(shè)到用戶家庭可能是居民接入網(wǎng)最后的解決方法。 光纖到大樓 FTTB (Fiber To The Building)：光纖進(jìn)入大樓后就轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用電纜或雙絞線分配到各用戶。 光纖到路邊 FTTC (Fiber To The Curb)：從路邊到各用戶可使用星形結(jié)構(gòu)雙絞線作為傳輸媒體。,第一次作業(yè)教材第一章P33 題 1-13 1-18 1-26第二章P61 題2-04 2-09 2-16,第一章 1-13 客戶服務(wù)器方式與對(duì)等通信方式的主要區(qū)別是什么？有沒有相同的地方？ 1-18 假設(shè)信號(hào)在媒體上的傳播速度為2108m/s.媒體長(zhǎng)度L分別為：（2）100m（局域網(wǎng)）（4）5000km（廣域網(wǎng)）試計(jì)算