計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理層(1)

1、整理ppt1 第第 2 章章 物理層物理層 整理ppt2 第第 2 章章 物理層物理層 n2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念 n2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) n2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體 n2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) n2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) n2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù) 整理ppt3 2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念 n物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的 傳輸媒體上傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，傳輸數(shù)據(jù)比特流，而而不是指具體的不是指具體的 傳輸媒體。傳輸媒體。 n物理層的作用是

2、要盡可能地物理層的作用是要盡可能地屏蔽屏蔽掉掉不同不同傳輸媒傳輸媒 體和通信手段的差異體和通信手段的差異。 n用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程規(guī)程 (procedure)。 整理ppt4 物理層的主要任務(wù)物理層的主要任務(wù) n機(jī)械特性機(jī)械特性 ：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線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。數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。 n電氣特性：電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的 范圍。范圍。 n功能特性：功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示指明某條線上出現(xiàn)的某

3、一電平的電壓表示 何種意義。何種意義。 n過程特性過程特性 ：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn) 順序。順序。 主要任務(wù)：確定與傳輸媒體接口的一些特性。主要任務(wù)：確定與傳輸媒體接口的一些特性。 整理ppt5 2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) n2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 n2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念 n2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 整理ppt6 2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括包括三大部分三大部分：源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、源

4、系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、 傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。 傳輸傳輸 系統(tǒng)系統(tǒng) 輸輸 入入 信信 息息 輸輸 入入 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 發(fā)送發(fā)送 的信號(hào)的信號(hào) (數(shù)字的或數(shù)字的或 模擬的模擬的) 接收接收 的信號(hào)的信號(hào) (數(shù)字的或數(shù)字的或 模擬的模擬的) 輸輸 出出 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 源點(diǎn)源點(diǎn)終點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器發(fā)送器接收器接收器 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 PC 公用電話網(wǎng)公用電話網(wǎng) 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào) 輸入輸入 漢字漢字 顯示顯示 漢字漢字 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

5、 源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng) 輸輸 出出 信信 息息 PC 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 整理ppt7 常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ) n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) (data) 運(yùn)送消息的實(shí)體。運(yùn)送消息的實(shí)體。 n信號(hào)信號(hào) (signal) 數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 n模擬信號(hào)模擬信號(hào) (analogous signal) 代表消息的參數(shù)的代表消息的參數(shù)的 取值是連續(xù)的。取值是連續(xù)的。 n數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) (digital signal) 代表消息的參數(shù)的取值代表消息的參數(shù)的取值 是離散的。是離散的。 n碼元碼元 (code) 在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波在使用時(shí)間

6、域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波 形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。 整理ppt8 2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念 n信道信道 一般用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息一般用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息 的媒體。的媒體。 n單向通信單向通信（單工通信）（單工通信）只能有一個(gè)方向的只能有一個(gè)方向的 通信而沒有反方向的交互。通信而沒有反方向的交互。 n雙向交替通信雙向交替通信（半雙工通信）（半雙工通信）通信的雙方通信的雙方 都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也當(dāng)然也 就不能同時(shí)接收就不能同時(shí)接收

7、)。 n雙向同時(shí)通信雙向同時(shí)通信（全雙工通信）（全雙工通信）通信的雙方通信的雙方 可以同時(shí)發(fā)送和接收信息?？梢酝瑫r(shí)發(fā)送和接收信息。 整理ppt9 2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念 n基帶信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）（即基本頻帶信號(hào)） 來(lái)自信源的來(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)。件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。 n基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有基帶信號(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

8、。因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行量或直流分量。因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制 (modulation)。 整理ppt10 2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念 調(diào)制調(diào)制分為兩大類分為兩大類： n基帶調(diào)制基帶調(diào)制：僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換，使它能夠僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換，使它能夠 與信道特性相適應(yīng)。與信道特性相適應(yīng)。變換后的信號(hào)仍然是基帶信號(hào)變換后的信號(hào)仍然是基帶信號(hào)。 把這種過程稱為把這種過程稱為編碼編碼 (coding)。 n帶通調(diào)制帶通調(diào)制：使用使用載波載波 (carrier)進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào) 的頻率范圍搬移到較高的頻段，并的頻率范圍搬移到較高的頻

9、段，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)， 這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸（即僅在一段頻（即僅在一段頻 率范圍內(nèi)能夠通過信道）率范圍內(nèi)能夠通過信道） 。 n帶通信號(hào)帶通信號(hào) ：經(jīng)過載波調(diào)制后的信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后的信號(hào)。 整理ppt11 (1) 常用編碼方式常用編碼方式 n不歸零制：不歸零制：正電平代表正電平代表 1，負(fù)電平代表，負(fù)電平代表 0。 n歸零制：歸零制：正脈沖代表正脈沖代表 1，負(fù)脈沖代表，負(fù)脈沖代表 0。 n曼徹斯特編碼：曼徹斯特編碼：位周期中心的向上跳變代表位周期中心的向上跳變代表 0， 位周期中心的向下跳變代表位周期中心的向下跳變代表 1。但也可反

10、過來(lái)定。但也可反過來(lái)定 義。義。 n差分曼徹斯特編碼：差分曼徹斯特編碼：在每一位的中心處始終都在每一位的中心處始終都 有跳變。位開始邊界有跳變代表有跳變。位開始邊界有跳變代表 0，而位開始邊，而位開始邊 界沒有跳變代表界沒有跳變代表 1。 整理ppt12 (1) 常用編碼方式常用編碼方式 不歸零制不歸零制 曼徹斯特曼徹斯特 1111100000 比特流比特流 差分差分 曼徹斯特曼徹斯特 歸零制歸零制 數(shù)字信號(hào)常用的編碼方式數(shù)字信號(hào)常用的編碼方式 整理ppt13 (1) 常用編碼方式常用編碼方式 n從信號(hào)波形中可以看出，曼徹斯特從信號(hào)波形中可以看出，曼徹斯特 (Manchester) 編碼編碼和

11、差分和差分曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼產(chǎn)生的產(chǎn)生的 信號(hào)頻率比不歸零制高。信號(hào)頻率比不歸零制高。 n從自同步能力來(lái)看，不歸零制不能從信號(hào)波形從自同步能力來(lái)看，不歸零制不能從信號(hào)波形 本身中提取信號(hào)時(shí)鐘頻率（這叫本身中提取信號(hào)時(shí)鐘頻率（這叫作作沒有自同步?jīng)]有自同步 能力），能力），而曼徹斯特編碼而曼徹斯特編碼和差分和差分曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼 具有具有自同步能力。自同步能力。 整理ppt14 (2) 基本的帶通調(diào)制方法基本的帶通調(diào)制方法 n基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有基帶信號(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直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻

12、分 量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對(duì)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)行基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制 (modulation)。 n最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種： n調(diào)幅調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 n調(diào)頻調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 n調(diào)相調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 整理ppt15 (2) 基本的帶通調(diào)制方法基本的帶通調(diào)制方法 010011100基帶信號(hào)基帶信號(hào) 調(diào)幅調(diào)幅 調(diào)頻

13、調(diào)頻 調(diào)相調(diào)相 最基本的三種調(diào)制方式最基本的三種調(diào)制方式 整理ppt16 正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) r (r, ) 不是碼元越多越好。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收不是碼元越多越好。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收 端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難，出錯(cuò)率增加。端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難，出錯(cuò)率增加。 舉例舉例 為了達(dá)到更高的信息傳輸速率，必須采為了達(dá)到更高的信息傳輸速率，必須采 用技術(shù)上更為復(fù)雜的多元制的振幅相位用技術(shù)上更為復(fù)雜的多元制的振幅相位 混合調(diào)制方法混合調(diào)制方法。 例

14、如：例如： n可供選擇的相位有可供選擇的相位有 12 種，而對(duì)于每一種相種，而對(duì)于每一種相 位有位有 1 或或 2 種振幅可供選擇?？偣灿蟹N振幅可供選擇?？偣灿?16 種種 組合，即組合，即 16 個(gè)碼元。個(gè)碼元。 n由于由于 4 bit 編碼共有編碼共有 16 種不同的組合，因此種不同的組合，因此 這這 16 個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種 4 bit 的的 編碼。數(shù)據(jù)傳輸率可提高編碼。數(shù)據(jù)傳輸率可提高 4 倍。倍。 整理ppt17 2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 n任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)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

15、真以及帶來(lái)多種干擾。會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。 n碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)， 或傳輸媒體質(zhì)量越差或傳輸媒體質(zhì)量越差，在信道的輸出端的波形，在信道的輸出端的波形 的失真就越嚴(yán)重。的失真就越嚴(yán)重。 整理ppt18 數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道 實(shí)際的信道實(shí)際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真） 發(fā)送信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形接收信號(hào)波形 有失真，但有失真，但可識(shí)別可識(shí)別 發(fā)送信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形 實(shí)際的信道實(shí)際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失

16、真） 接收信號(hào)波形接收信號(hào)波形 失真大，失真大，無(wú)法識(shí)別無(wú)法識(shí)別 整理ppt19 2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的 因素有以下兩個(gè)因素有以下兩個(gè)： n信道能夠通過的頻率范圍信道能夠通過的頻率范圍 n信噪比信噪比 整理ppt20 (1)信道能夠通過的頻率范圍信道能夠通過的頻率范圍 n具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。 信號(hào)中的許多高頻分量往往不能通過信道信號(hào)中的許多高頻分量往往不能通過信道。 n1924年，奈奎斯特年，奈奎斯特 (Nyquist) 就推導(dǎo)出了著名

17、就推導(dǎo)出了著名 的的奈氏準(zhǔn)則。奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，他給出了在假定的理想條件下， 為了避免為了避免碼間串?dāng)_，碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。碼元的傳輸速率的上限值。 整理ppt21 (1)信道能夠通過的頻率范圍信道能夠通過的頻率范圍 在任何信道中，在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模a元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模?否則就會(huì)出現(xiàn)否則就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_的問題，使接收端對(duì)碼的問題，使接收端對(duì)碼 元的判決（即識(shí)別）成為不可能。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)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

18、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)_。碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。 整理ppt22 (2) 信噪比信噪比 n噪聲存在于所有的電子設(shè)備和通信信道中。噪聲存在于所有的電子設(shè)備和通信信道中。 n噪聲是隨機(jī)產(chǎn)生的，它的瞬時(shí)值有時(shí)會(huì)很大。因此噪噪聲是隨機(jī)產(chǎn)生的，它的瞬時(shí)值有時(shí)會(huì)很大。因此噪 聲會(huì)使接收端對(duì)碼元的判決產(chǎn)生錯(cuò)誤聲會(huì)使接收端對(duì)碼元的判決產(chǎn)生錯(cuò)誤。 n但噪聲的影響是相對(duì)的但噪聲的影響是相對(duì)的。如果信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，那么噪如果信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，那么噪 聲的影響就相對(duì)較小。聲的影響就相對(duì)較小。 n信噪比信噪比就是信號(hào)的平均功率和噪聲的平均功率之比就是信號(hào)的平均功率和噪聲的平均功率之比。

19、常記為常記為 S/N，并用分貝，并用分貝 (dB) 作為度量單位。即：作為度量單位。即： 信噪比信噪比(dB) = 10 log10(S/N) (dB) n例如，當(dāng)例如，當(dāng) S/N = 10 時(shí)，信噪比為時(shí)，信噪比為 10 dB，而當(dāng)，而當(dāng) S/N = 1000時(shí)，信噪比為時(shí)，信噪比為 30 dB。 整理ppt23 (2) 信噪比信噪比 n1984年，香農(nóng)年，香農(nóng) (Shannon) 用信息論的理論推導(dǎo)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的出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極極 限限、無(wú)差錯(cuò)的無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率（香農(nóng)公式）。信息傳輸速率（香農(nóng)公式）。 n信道的極限信息

20、傳輸速率信道的極限信息傳輸速率 C 可表達(dá)為：可表達(dá)為： C = W log2(1+S/N) (bit/s) 其中：其中：W 為信道的帶寬（以為信道的帶寬（以 Hz 為單位）；為單位）； S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；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。為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。 整理ppt24 香農(nóng)公式表明香農(nóng)公式表明 n信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳 輸速率就越高。輸速率就越高。 n只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就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)

21、差錯(cuò)的傳輸。一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。 n若信道帶寬若信道帶寬 W 或信噪比或信噪比 S/N 沒有上限（當(dāng)然實(shí)際信道沒有上限（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不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率 C 也也 就沒有上限。就沒有上限。 n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。傳輸速率低不少。 整理ppt25 請(qǐng)注意請(qǐng)注意 n對(duì)于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比不能對(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，再提高了，并且碼元傳輸速率也達(dá)到了上限

22、值， 那么還有辦法提高信息的傳輸速率。那么還有辦法提高信息的傳輸速率。 n這就是：這就是：用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多 比特的信息量。比特的信息量。 整理ppt26 2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體 n2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體導(dǎo)引型傳輸媒體 n2.3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體 整理ppt27 2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體 n傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是它就是 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理 通路通路。 n傳輸媒體可

23、分為兩大類，即導(dǎo)引型傳輸媒體和傳輸媒體可分為兩大類，即導(dǎo)引型傳輸媒體和 非導(dǎo)引型傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體。 n在導(dǎo)引型傳輸媒體中，在導(dǎo)引型傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)引沿著固體電磁波被導(dǎo)引沿著固體 媒體（銅線或光纖）傳播媒體（銅線或光纖）傳播。 n非導(dǎo)引型傳輸媒體就是指自由空間非導(dǎo)引型傳輸媒體就是指自由空間。在非導(dǎo)引在非導(dǎo)引 型傳輸媒體中型傳輸媒體中，電磁波的傳輸常稱為無(wú)線傳輸。電磁波的傳輸常稱為無(wú)線傳輸。 整理ppt28 2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體 無(wú)線電無(wú)線電微波微波紅外線紅外線 可見光可見光紫外線紫外線 X射線射線 射線射線 雙絞線雙絞線 同軸電纜同軸電纜 衛(wèi)星衛(wèi)星 地面

24、微波地面微波 調(diào)幅調(diào)幅 無(wú)線電無(wú)線電 調(diào)頻調(diào)頻 無(wú)線電無(wú)線電 海事海事 無(wú)線電無(wú)線電 光纖光纖 電視電視 (Hz)f (Hz)f LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF 波段波段 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)移動(dòng) 無(wú)線電無(wú)線電 電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜：電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜： 整理ppt29 2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體導(dǎo)引型傳輸媒體 n雙絞線雙絞線 n最常用的傳輸媒體最常

25、用的傳輸媒體。 n模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距 離一般為幾到十幾公里。離一般為幾到十幾公里。 n屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) p帶金屬帶金屬屏蔽層屏蔽層 n無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 整理ppt30 2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體導(dǎo)引型傳輸媒體 銅線銅線聚氯乙聚氯乙 烯套層烯套層 絕緣層絕緣層 (a) 無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 銅線銅線 聚氯乙烯聚氯乙烯 套層套層 屏蔽層屏蔽層絕緣層絕緣層 (b) 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 3 類線類線

26、5 類線類線 (c) 不同的絞合度的雙絞線不同的絞合度的雙絞線 雙絞線的示意圖雙絞線的示意圖 整理ppt31 雙絞線標(biāo)準(zhǔn)雙絞線標(biāo)準(zhǔn) n1991年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA 和電信行業(yè)協(xié)和電信行業(yè)協(xié) 會(huì)聯(lián)合發(fā)布了一個(gè)用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無(wú)屏蔽會(huì)聯(lián)合發(fā)布了一個(gè)用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無(wú)屏蔽 雙絞線和屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)雙絞線和屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-568。 n1995年將布線標(biāo)準(zhǔn)更新為年將布線標(biāo)準(zhǔn)更新為 EIA/TIA-568-A。 n此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 5 個(gè)種類的個(gè)種類的 UTP 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（從（從 1 類線類線 到到 5 類線）。類線）。 n對(duì)傳送數(shù)據(jù)來(lái)說，現(xiàn)在最常用

27、的對(duì)傳送數(shù)據(jù)來(lái)說，現(xiàn)在最常用的 UTP 是是5類線類線 （Category 5 或或 CAT5）。 整理ppt32 雙絞線標(biāo)準(zhǔn)雙絞線標(biāo)準(zhǔn) 絞合線類別絞合線類別帶寬帶寬線纜特點(diǎn)線纜特點(diǎn)典型應(yīng)用典型應(yīng)用 316 MHz2對(duì)對(duì)4芯雙絞線芯雙絞線 模擬電話；曾用于傳統(tǒng)以太網(wǎng)模擬電話；曾用于傳統(tǒng)以太網(wǎng) （10 Mbit/s） 420 MHz4對(duì)對(duì)8芯雙絞線芯雙絞線曾用于令牌局域網(wǎng)曾用于令牌局域網(wǎng) 5100 MHz 與與4類相比增加了絞類相比增加了絞 合度合度 傳輸速率不超過傳輸速率不超過100 Mbit/s的應(yīng)的應(yīng) 用用 5E（超（超5類）類） 125 MHz與與5類相比衰減更小類相比衰減更小傳輸速率不

28、超過傳輸速率不超過1 Gbit/s的應(yīng)用的應(yīng)用 6250 MHz 與與5類相比改善了串類相比改善了串 擾等性能擾等性能 傳輸速率高于傳輸速率高于1 Gbit/s的應(yīng)用的應(yīng)用 7600 MHz使用屏蔽雙絞線使用屏蔽雙絞線傳輸速率高于傳輸速率高于10 Gbit/s的應(yīng)用的應(yīng)用 常用的絞合線的類別、帶寬和典型應(yīng)用常用的絞合線的類別、帶寬和典型應(yīng)用 整理ppt33 2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體導(dǎo)引型傳輸媒體 n同軸電纜同軸電纜 n同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用于傳輸同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用于傳輸 較高速率的數(shù)據(jù)較高速率的數(shù)據(jù)。 n同軸電纜的帶寬取決于電纜的質(zhì)量同軸電纜的帶寬取決于電

29、纜的質(zhì)量。 n50 同軸電纜同軸電纜 LAN / 數(shù)字傳輸常用數(shù)字傳輸常用 n75 同軸電纜同軸電纜 有線電視有線電視 / 模擬傳輸常用模擬傳輸常用 內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體 外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層 絕緣層絕緣層 絕緣保護(hù)套層絕緣保護(hù)套層 同軸電纜的結(jié)構(gòu)同軸電纜的結(jié)構(gòu) 整理ppt34 2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體導(dǎo)引型傳輸媒體 n光纜光纜 n光纖是光纖通信的傳輸媒體光纖是光纖通信的傳輸媒體。 n由于可見光的頻率非常高，約為由于可見光的頻率非常高，約為 108 MHz 的量級(jí)，的量級(jí)， 因此一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其因此一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其 他各種傳輸媒體的帶寬他各種傳輸媒

30、體的帶寬。 整理ppt35 光線在光纖中的折射光線在光纖中的折射 折射角折射角 入射角入射角 包層包層 （低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 包層包層 （低折射率的媒體）（低折射率的媒體） 纖芯纖芯 （高折射率的媒體）（高折射率的媒體） 包層包層 纖芯纖芯 光線在光纖中的折射光線在光纖中的折射 當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時(shí)，其當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時(shí)，其 折射角將大于入射角。因此，如果入射角足夠大，就折射角將大于入射角。因此，如果入射角足夠大，就 會(huì)出現(xiàn)全反射會(huì)出現(xiàn)全反射，光也就沿著光纖傳輸下去光也就沿著光纖傳輸下去。 整理ppt36 光纖的工作原理光纖的工作原

31、理 高折射率高折射率 ( (纖芯纖芯) ) 低折射率低折射率 ( (包層包層) ) 光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?光波在纖芯中的傳播光波在纖芯中的傳播 只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某個(gè)只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某個(gè) 臨界角度，就可產(chǎn)生全反射臨界角度，就可產(chǎn)生全反射。 整理ppt37 多模光纖與單模光纖多模光纖與單模光纖 n多模光纖多模光纖 可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖 中傳輸。這種光纖就稱為中傳輸。這種光纖就稱為多模光纖多模光纖。 n單模光纖單模光纖 若光纖的直徑減小到

32、只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，則光若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，則光 纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳 播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖稱為播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖稱為單單 模光纖模光纖。 整理ppt38 多模光纖與單模光纖多模光纖與單模光纖 輸入脈沖輸入脈沖 輸出脈沖輸出脈沖 單模光纖單模光纖 輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖 多模光纖多模光纖 多模光纖多模光纖(a) 和和 單模光纖單模光纖(b) 的比較的比較 整理ppt39 光纖通信中使用的光波的波段光纖通信中使用的光波的波段 n常用的三個(gè)波段的中心分別位于常用的三個(gè)波段的中心分別位于

33、 850 nm, 1300 nm 和和 1550 nm。 n所有這三個(gè)波段都具有所有這三個(gè)波段都具有 2500030000 GHz 的帶的帶 寬，寬，可見光纖的通信容量非常大可見光纖的通信容量非常大。 整理ppt40 光纖優(yōu)點(diǎn)光纖優(yōu)點(diǎn) n(1) 通信容量非常大通信容量非常大。 n(2) 傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)。傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)。 n(2) 抗雷電和電磁干擾性能好?？估纂姾碗姶鸥蓴_性能好。 n(3) 無(wú)串音干擾，保密性好。無(wú)串音干擾，保密性好。 n(4) 體積小，重量輕。體積小，重量輕。 整理ppt41 2.3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體 n將自由空間稱為將自由空間稱為“非導(dǎo)引型

34、傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體”。 n無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣。無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣。 n短波通信短波通信（即高頻通信）（即高頻通信）主要是靠電離層的反主要是靠電離層的反 射，但短波信道的通信質(zhì)量較差，傳輸速率低。射，但短波信道的通信質(zhì)量較差，傳輸速率低。 n微波微波在空間主要是直線傳播。在空間主要是直線傳播。 n傳統(tǒng)微波通信有兩種方式：傳統(tǒng)微波通信有兩種方式： n地面微波接力通信地面微波接力通信 n衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 整理ppt42 無(wú)線局域網(wǎng)使用的無(wú)線局域網(wǎng)使用的 ISM 頻段頻段 26 83.5 125 頻帶頻帶 MHz MHz MHz 頻率頻率 902 928 2.4 2.4835 5.7

35、25 5.850 MHz MHz GHz GHz GHz GHz 要使用某一段無(wú)線電頻譜進(jìn)行通信，通常必須得到本國(guó)政府有關(guān)無(wú)要使用某一段無(wú)線電頻譜進(jìn)行通信，通常必須得到本國(guó)政府有關(guān)無(wú) 線電頻譜管理機(jī)構(gòu)的許可證。但是，也有一些無(wú)線電頻段是可以自線電頻譜管理機(jī)構(gòu)的許可證。但是，也有一些無(wú)線電頻段是可以自 由使用的由使用的。例如：。例如：ISM。各國(guó)的各國(guó)的 ISM 標(biāo)準(zhǔn)有可能略有差別標(biāo)準(zhǔn)有可能略有差別。 無(wú)線局域網(wǎng)使用的無(wú)線局域網(wǎng)使用的 ISM 頻段頻段 整理ppt43 2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) n2.4.1 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、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 n2.4.2

36、波分復(fù)用波分復(fù)用 n2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用 整理ppt44 2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 A1A2 B1B2 C1C2 (a) 使用單獨(dú)的信道使用單獨(dú)的信道 +( )+ A1A2 B1B2 C1C2 共享信道共享信道 (b) 使用共享信道使用共享信道 復(fù)用復(fù)用分用分用 復(fù)用復(fù)用 (multiplexing) 是通信技術(shù)中的基本概念。是通信技術(shù)中的基本概念。 它允許用戶它允許用戶使用一個(gè)使用一個(gè)共享共享信道進(jìn)行通信信道進(jìn)行通信，降低成本，提高利用率。，降低成本，提高利用率。 復(fù)用的示意圖復(fù)用的示意圖 整理ppt45 頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDM

37、(Frequency Division Multiplexing) n將整個(gè)帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過將整個(gè)帶寬分為多份，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。程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。 n頻分復(fù)用頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源占用不同的帶寬資源（請(qǐng)注（請(qǐng)注 意，這里的意，這里的“帶寬帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。 頻率頻率 時(shí)間時(shí)間 頻帶頻帶 1 頻帶頻帶 2 頻帶頻帶 n 頻帶頻帶 3 頻分復(fù)用頻分復(fù)用 整理ppt46 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用TDM (Time D

38、ivision Multiplexing) n時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀 （TDM 幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè)幀）。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。幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。 n每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)周期性地出現(xiàn)（其周期就（其周期就 是是 TDM 幀的長(zhǎng)度）。幀的長(zhǎng)度）。 nTDM 信號(hào)也稱為信號(hào)也稱為等時(shí)等時(shí)(isochronous)信號(hào)。信號(hào)。 n時(shí)分復(fù)用的所有用戶是時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間在不同的時(shí)間占用占用同樣的頻帶同樣的頻帶 寬度。寬度。

39、 整理ppt47 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用TDM 頻率頻率 時(shí)間時(shí)間 B C DB C DB C DB C DAAAA TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀TDM 幀幀 TDM 幀幀 周期性出現(xiàn)周期性出現(xiàn) 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 整理ppt48 時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi) 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)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。性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。 A B C D a ab b c d b ca t t t t t 4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀個(gè)時(shí)分復(fù)用

40、幀 #1 a c b cd 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 #2#3#4 用戶用戶 時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi) 當(dāng)某用戶暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，當(dāng)某用戶暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)， 在時(shí)分復(fù)用幀中分配給該用戶在時(shí)分復(fù)用幀中分配給該用戶 的時(shí)隙只能處于空閑狀態(tài)的時(shí)隙只能處于空閑狀態(tài)。 整理ppt49 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM (Statistic TDM) STDM 幀幀不是固定分配不是固定分配時(shí)時(shí) 隙，而是隙，而是按需動(dòng)態(tài)地按需動(dòng)態(tài)地分配分配 時(shí)隙。因此統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用時(shí)隙。因此統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 可以提高線路的利用率可以提高線路的利用率。 用戶用戶 A B C D a b c d t

41、 t t t t 3 個(gè)個(gè) STDM 幀幀 #1 a c b ab b cac d #2#3 統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì) 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的工作原理統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的工作原理 整理ppt50 2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。使用一根使用一根 光纖來(lái)同時(shí)傳輸多個(gè)光載波信號(hào)光纖來(lái)同時(shí)傳輸多個(gè)光載波信號(hào)。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7 0 1550 nm

42、 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s 1310 nm 20 Gb/s 復(fù)復(fù) 用用 器器 分分 用用 器器 EDFA 120 km 光調(diào)制器光調(diào)制器光解調(diào)器光解調(diào)器 8 2.5 Gb/s 1310 nm 波分復(fù)用的概念波分復(fù)用的概念 整理ppt51 2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用 CDM (Code Division Multiplexing) n常用的名詞是常用的名詞是碼分多址碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 n各用戶使

43、用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)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。造成干擾。 n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)。似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 整理ppt52 碼片序列碼片序列(chip sequence) n每一個(gè)比特時(shí)間劃分為每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱為個(gè)短的間隔，稱為碼碼 片片 (chip)。 n每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列碼片序列。 n如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。碼片序列

44、。 n如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 n例如，例如，S 站的站的 8 bit 碼片序列是碼片序列是 00011011。 n發(fā)送比特發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 00011011， n發(fā)送比特發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。 nS 站的碼片序列：站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 整理ppt53 碼片序列實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻碼片序列實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻 n假定假定S站要發(fā)送信息的數(shù)據(jù)率為站要發(fā)送信息的數(shù)據(jù)率為 b bit/s。由于每一個(gè)比。由于每一個(gè)比 特要轉(zhuǎn)換成特要轉(zhuǎn)換成 m 個(gè)比特的碼片，

45、因此個(gè)比特的碼片，因此 S 站實(shí)際上發(fā)送的站實(shí)際上發(fā)送的 數(shù)據(jù)率提高到數(shù)據(jù)率提高到 mb bit/s，同時(shí)，同時(shí) S 站所占用的頻帶寬度站所占用的頻帶寬度 也提高到原來(lái)數(shù)值的也提高到原來(lái)數(shù)值的 m 倍。倍。 n這種通信方式是這種通信方式是擴(kuò)頻擴(kuò)頻(spread spectrum)通信中的一種。通信中的一種。 n擴(kuò)頻通信通常有兩大類擴(kuò)頻通信通常有兩大類： n一種是一種是直接序列擴(kuò)頻直接序列擴(kuò)頻DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面講的使用碼片序列就是這一類。，如上面講的使用碼片序列就是這一類。 n另一種是另一種是跳頻擴(kuò)頻跳頻擴(kuò)頻FHSS (Frequ

46、ency Hopping Spread Spectrum)。 整理ppt54 CDMA 的重要特點(diǎn)的重要特點(diǎn) n每個(gè)站分配的碼片序列不僅每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，必須各不相同，并并 且還且還必須互相正交必須互相正交 (orthogonal)。 n在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。偽隨機(jī)碼序列。 整理ppt55 碼片序列的正交關(guān)系碼片序列的正交關(guān)系 n令向量令向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量，令的碼片向量，令 T 表示其他表示其他 任何站的碼片向量。任何站的碼片向量。 n兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量?jī)蓚€(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和和T 的規(guī)格

47、化的規(guī)格化內(nèi)積內(nèi)積 (inner product) 等于等于 0： 0 1 1 m i iiT S m TS 整理ppt56 正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性 n任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化 內(nèi)積都是內(nèi)積都是 1 。 n一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi) 積值是積值是 1。 m i m i i m i ii m S m SS m 11 22 1 1) 1( 111 SS 整理ppt57 CDMA 的工作原理的工作原理 S 站的碼片序列站的碼片序列 S 110 t t t t t t

48、 m 個(gè)碼片個(gè)碼片 tS 站發(fā)送的信號(hào)站發(fā)送的信號(hào) Sx T 站發(fā)送的信號(hào)站發(fā)送的信號(hào) Tx 總的發(fā)送信號(hào)總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx 規(guī)格化內(nèi)積規(guī)格化內(nèi)積 S Sx 規(guī)格化內(nèi)積規(guī)格化內(nèi)積 S Tx 數(shù)據(jù)碼元比特?cái)?shù)據(jù)碼元比特 發(fā)發(fā) 送送 端端 接接 收收 端端 整理ppt58 2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) n在早期電話網(wǎng)中，從市話局到用戶電話機(jī)的用戶線是在早期電話網(wǎng)中，從市話局到用戶電話機(jī)的用戶線是 采用最廉價(jià)的雙絞線電纜，而長(zhǎng)途干線采用的是頻分采用最廉價(jià)的雙絞線電纜，而長(zhǎng)途干線采用的是頻分 復(fù)用復(fù)用 FDM 的模擬傳輸方式的模擬傳輸方式。 n與模擬通信相比，數(shù)字通信無(wú)論是與模擬通信相比，

49、數(shù)字通信無(wú)論是在在傳輸質(zhì)量上還是傳輸質(zhì)量上還是 經(jīng)濟(jì)上都有明顯的優(yōu)勢(shì)經(jīng)濟(jì)上都有明顯的優(yōu)勢(shì)。 n目前，長(zhǎng)途干線大都采用時(shí)分復(fù)用目前，長(zhǎng)途干線大都采用時(shí)分復(fù)用 PCM 的數(shù)字傳輸方的數(shù)字傳輸方 式。式。 n脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 PCM 體制最初是為了在電話局之間的中繼線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。上傳送多路的電話。 整理ppt59 2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) n由于歷史上的原因，由于歷史上的原因，PCM 有兩個(gè)互不兼容的國(guó)有兩個(gè)互不兼容的國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)：際標(biāo)準(zhǔn)： n北美的北美的 24 路路 PCM（簡(jiǎn)稱為（簡(jiǎn)稱為 T1） n歐洲的歐洲的 30 路路 PCM（簡(jiǎn)稱為（簡(jiǎn)稱為

50、E1） n我國(guó)采用的是歐洲的我國(guó)采用的是歐洲的 E1 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 nE1 的速率是的速率是 2.048 Mbit/s，而，而 T1 的速率是的速率是 1.544 Mbit/s。 n當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。 整理ppt60 舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn) 最主要的是以下兩個(gè)方面：最主要的是以下兩個(gè)方面： n速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一 n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 范圍的范圍的基于光纖基于光纖高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。 n不是

51、同步傳輸不是同步傳輸 n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。網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。 n當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎芨邥r(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎芨邥r(shí)，收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步就收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步就 成為很大的問題。成為很大的問題。 整理ppt61 同步光纖網(wǎng)同步光纖網(wǎng) SONET n同步光纖網(wǎng)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。的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘。 nSONET 為光纖傳輸系統(tǒng)定義了同步傳輸?shù)木€路速率等為光纖傳輸系統(tǒng)定義了同步傳輸?shù)木€

52、路速率等 級(jí)結(jié)構(gòu)級(jí)結(jié)構(gòu) n對(duì)電信信號(hào)稱為第對(duì)電信信號(hào)稱為第 1 級(jí)級(jí)同步傳送信號(hào)同步傳送信號(hào) STS-1 (Synchronous Transport Signal)，其傳輸速率是，其傳輸速率是 51.84 Mbit/s。 n對(duì)光信號(hào)則稱為第對(duì)光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)級(jí)光載波光載波 OC-1 (OC 表示表示Optical Carrier)。 n現(xiàn)已定義了從現(xiàn)已定義了從 51.84 Mbit/s (即即OC-1) 一直到一直到 9953.280 Mbit/s (即即 OC-192/STS-192) 的標(biāo)準(zhǔn)。的標(biāo)準(zhǔn)。 整理ppt62 同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列 SDH nITU-T 以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)以美國(guó)

53、標(biāo)準(zhǔn) SONET 為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。 n一般可認(rèn)為一般可認(rèn)為 SDH 與與 SONET 是同義詞。是同義詞。 n其主要不同點(diǎn)是：其主要不同點(diǎn)是：SDH 的基本速率為的基本速率為 155.52 Mbit/s，稱為第，稱為第 1 級(jí)級(jí)同步傳遞模塊同步傳遞模塊 (Synchronous Transfer Module)，即，即 STM-1， 相當(dāng)于相當(dāng)于 SONET 體系中的體系中的 OC-3 速率。速率。 整理ppt63 線路速率線路速率 (Mb/s) SONET 符號(hào)符號(hào)

54、 ITU-T 符號(hào)符號(hào) 表示線路速率表示線路速率 的常用近似值的常用近似值 51.840OC-1/STS-1 155.520OC-3/STS-3STM-1155 Mbit/s 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080OC-12/STS-12STM-4622 Mbit/s 933.120OC-18/STS-18STM-6 1244.160OC-24/STS-24STM-8 2488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gbit/s 4976.640OC-96/STS-96STM-32 9953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gbit/s 3

55、9813.120 OC-768/STS-768 STM-256 40 Gbit/s SONET的的 OC級(jí)級(jí) / STS級(jí)級(jí) 與與SDH的的 STM級(jí)級(jí) 的對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系 整理ppt64 SONET / SDH 標(biāo)準(zhǔn)的意義標(biāo)準(zhǔn)的意義 n使使不同的數(shù)字傳輸體制在不同的數(shù)字傳輸體制在 STM-1 等級(jí)上獲得了等級(jí)上獲得了 統(tǒng)一統(tǒng)一。 n第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)。 n已成為公認(rèn)的新一代理想的傳輸網(wǎng)體制已成為公認(rèn)的新一代理想的傳輸網(wǎng)體制。 nSDH 標(biāo)準(zhǔn)也適合于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。標(biāo)準(zhǔn)也適合于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。 整理ppt

56、65 2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù) n2.6.1 ADSL 技術(shù)技術(shù) n2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）網(wǎng)） n2.6.3 FTTx 技術(shù)技術(shù) 整理ppt66 2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù) n用戶要連接到互聯(lián)網(wǎng)，必須先連接到某個(gè)用戶要連接到互聯(lián)網(wǎng)，必須先連接到某個(gè) ISP。 n在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期，用戶都是利用電話的用在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期，用戶都是利用電話的用 戶線通過調(diào)制解調(diào)器連接到戶線通過調(diào)制解調(diào)器連接到 ISP 的，的，電話電話用戶用戶 線接入到互聯(lián)網(wǎng)的速率最高只能達(dá)到線接入到互聯(lián)網(wǎng)的速率最高只能達(dá)到 56 kbit/s。 n美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)

57、 FCC 認(rèn)為只要雙向速率之認(rèn)為只要雙向速率之 和超過和超過 200 kbit/s 就是就是寬帶寬帶。 整理ppt67 2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù) n從寬帶接入的媒體來(lái)看，可以劃分為兩大類從寬帶接入的媒體來(lái)看，可以劃分為兩大類： n有線寬帶接入有線寬帶接入 n無(wú)線寬帶接入無(wú)線寬帶接入 n下面討論有線的寬帶接入。下面討論有線的寬帶接入。 整理ppt68 2.6.1 ADSL 技術(shù)技術(shù) n非對(duì)稱數(shù)字用戶線非對(duì)稱數(shù)字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬技術(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

58、夠承載寬帶業(yè)務(wù)。電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。 n標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在 3003400 Hz 的范的范 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 1 MHz。 nADSL 技術(shù)就把技術(shù)就把 04 kHz 低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用， 而而把原來(lái)沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。把原來(lái)沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。 nDSL 就是就是數(shù)字用戶線數(shù)字用戶線 (Digital Subscriber Line) 的縮的縮 寫。寫。 整理ppt69 DSL 的幾種類

59、型的幾種類型 nADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對(duì)：非對(duì) 稱數(shù)字用戶線稱數(shù)字用戶線 nHDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線：高速數(shù)字用戶線 nSDSL (Single-line DSL)：1 對(duì)線的數(shù)字用戶線對(duì)線的數(shù)字用戶線 nVDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線：甚高速數(shù)字用戶線 nDSL (Digital Subscriber Line) ：數(shù)字用戶線。：數(shù)字用戶線。 nRADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自適應(yīng)：速率自適應(yīng) DSL，是，是 ADSL 的一個(gè)子集

60、，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線路速率）。的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線路速率）。 整理ppt70 ADSL 的傳輸距離的傳輸距離 nADSL 的傳輸距離取決于數(shù)據(jù)率和用戶線的線徑（用的傳輸距離取決于數(shù)據(jù)率和用戶線的線徑（用 戶線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大）。戶線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大）。 nADSL 所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶線所能得到的最高數(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)。上的信噪比密切相關(guān)。 n例如：例如： n0.5 毫米線徑的用戶線，傳輸速率為毫米線徑的用戶線，傳輸速率為 1.5 2.0 Mbit/s 時(shí)可傳時(shí)可傳 送送 5.5 公里，但當(dāng)傳輸速率提高到公里，但當(dāng)傳輸速率提高