計算機網(wǎng)絡(luò)第二章謝希仁課件

1、第第 2 章章 物理層物理層第第 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)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識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)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算機的物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機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

2、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)。物理層的主要任務(wù)物理層的主要任務(wù)n機械特性機械特性 ：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 ：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)指

3、明對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)：確定與傳輸媒體的接口的一些特性。主要任務(wù)：確定與傳輸媒體的接口的一些特性。2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識n2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型的模型n2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念n2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一個數(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

4、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)送的信號的信號(數(shù)字的或數(shù)字的或模擬的模擬的)接收接收的信號的信號(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)源點源點終點終點發(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)字比特流模擬信號模擬信號模擬信號模擬信號 輸入輸入漢字漢字顯示顯示漢字漢字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)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)的模型常用術(shù)語常用術(shù)語n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) (data) 運送消息的實體。運送消息的實體。n信號信號 (signal)

5、 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模擬信號模擬信號 (analogous signal) 代表代表消息的參數(shù)的消息的參數(shù)的取值取值是連續(xù)的。是連續(xù)的。 n數(shù)字信號數(shù)字信號 (digital signal) 代表代表消息的參數(shù)的取值消息的參數(shù)的取值是離散的。是離散的。 n碼元碼元 (code) 在使用時間域（或簡稱為時域）的波在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值離散數(shù)值的基本波形。的基本波形。2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念n信道信道 一般用來表示向某一個方向傳送信息一般用來表示向某一個方向傳

6、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）只能有一個方向的只能有一個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，但不能雙方同時發(fā)送都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也當(dāng)然也就不能同時接收就不能同時接收)。n雙向同時通信雙向同時通信（全雙工通信）（全雙工通信）通信的雙方通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息?？梢酝瑫r發(fā)送和接收信息。 2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念n基帶信號基帶信號（即基本頻帶信號）（即基本頻帶信號） 來自信源的來自信源的信號。像計算

7、機輸出的代表各種文字或圖像文信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。n基帶信號基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，直流成分，而而許多信道并不能傳輸這種低頻分許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量量或直流分量。因此必須對基帶信號進行。因此必須對基帶信號進行調(diào)制調(diào)制 (modulation)。 2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念調(diào)制調(diào)制分為兩大類分為兩大類：n基帶基帶調(diào)制調(diào)制：僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠與信道特性相適應(yīng)。與信道特

8、性相適應(yīng)。變換后的信號仍然是變換后的信號仍然是基帶信號基帶信號。把這種過程稱為把這種過程稱為編碼編碼 (coding)。n帶通帶通調(diào)制調(diào)制：使用使用載波載波 (carrier)進行調(diào)制，把基帶信號進行調(diào)制，把基帶信號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段，并轉(zhuǎn)換為模擬信號，轉(zhuǎn)換為模擬信號，這樣就能夠更好地在模擬信道中這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸傳輸（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帶通信帶通信號號 ：經(jīng)過經(jīng)過載波調(diào)制后的載波調(diào)制后的信號信號。(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

9、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。但也可反過來定。但也可反過來定義。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。(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

10、數(shù)字信號常用的編碼方式數(shù)字信號常用的編碼方式(1) 常用編碼方式常用編碼方式n從信號波形中可以看出，曼徹斯特從信號波形中可以看出，曼徹斯特 (Manchester) 編碼編碼和差分和差分曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼產(chǎn)生的產(chǎn)生的信號頻率比不歸零制高。信號頻率比不歸零制高。適合在高頻傳輸。適合在高頻傳輸。n從從自同步能力自同步能力來看，不歸零制來看，不歸零制不能不能從信號波形從信號波形本身中提取本身中提取信號時鐘頻率信號時鐘頻率（這叫（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可以具備可以具備自同步能力。自同步能力。(2) 基本的帶通調(diào)

11、制方法基本的帶通調(diào)制方法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)字信號而變化。載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 n調(diào)頻調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。n調(diào)相調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。 f(t)=r*sin(t+) （是初相，相位：是初相，相位：t+ ）(2) 基本的帶通調(diào)制方法基本的帶通調(diào)制方法010011100基帶信號基帶信號調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(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)制方式正交振幅調(diào)制正交振幅調(diào)制 QA

12、M(Quadrature Amplitude Modulation) r (r, )不是碼元越多越好。若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收不是碼元越多越好。若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收端進行解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難，出錯率增加。端進行解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難，出錯率增加。 為了達到更高的信息傳輸速率，必須采為了達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。例如：例如：n可供選擇的振幅和相位總共有可供選擇的振幅和相位總共有 16 種組合，即種組合，即 16 個碼元（波形）。個碼元（波

13、形）。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 個點中的每個點可對應(yīng)于一種個點中的每個點可對應(yīng)于一種 4 bit 的編的編碼。數(shù)據(jù)傳輸率可提高碼。數(shù)據(jù)傳輸率可提高 4 倍。倍。 2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 n任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。 n碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信號傳輸?shù)木嚯x越遠，碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信號傳輸?shù)木嚯x越遠，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)

14、重。的失真就越嚴(yán)重。 數(shù)字信號通過實際的信道數(shù)字信號通過實際的信道 實際的信道實際的信道（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)送信號波形發(fā)送信號波形接收信號波形接收信號波形有失真，但有失真，但可識別可識別發(fā)送信號波形發(fā)送信號波形實際的信道實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形接收信號波形失真大，失真大，無法識別無法識別 2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量從從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有以下兩的因素有以下兩個個：n信道能夠通過的頻率信道能夠通過的頻率范圍范圍n信噪

15、比信噪比(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。信號中的許多高頻分量往往不能通過信道信號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。(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?，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則

16、就會出現(xiàn)否則就會出現(xiàn)碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_的問題，使接收端對碼的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。元的判決（即識別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送高頻分量越多，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)_。 (2) 信噪比（信噪比（有關(guān)）有關(guān)）n1984年，香農(nóng)年，香農(nóng) (Shannon) 認(rèn)為還和信噪比有關(guān)。認(rèn)為還和信噪比有關(guān)。用信息論的理論推導(dǎo)出了用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限帶寬受限且有且有高斯白高斯白噪聲干擾噪聲干擾的信道的的信道的極限極限、無差錯的無差

17、錯的信息傳輸速信息傳輸速率（香農(nóng)公式）。率（香農(nóng)公式）。n信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率 C 可表達為：可表達為：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)所傳信號的平均功率；為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；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。 (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。噪聲是隨噪聲存在于所有的電子設(shè)備和通信信道中。噪聲是隨機產(chǎn)生的，它的瞬時值有時會很大。因此噪聲會使接機產(chǎn)生的，它的瞬時值有時會很大。因此噪聲會使接收端對碼元的判決產(chǎn)

18、生錯誤收端對碼元的判決產(chǎn)生錯誤。n但噪聲的影響是相對的但噪聲的影響是相對的。如果信號相對較強，那么噪如果信號相對較強，那么噪聲的影響就相對較小。聲的影響就相對較小。n信噪比信噪比就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比。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，信噪比為時，信噪比為 10 dB，而當(dāng)，而當(dāng) S/N = 1000時，信噪比為時，信噪比為 30 dB。 香農(nóng)公式表明香農(nóng)公式表明 n信道的帶寬或信道

19、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實現(xiàn)無差錯的傳輸。一定可以找到某種辦法來實現(xiàn)無差錯的傳輸。 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)然實際信道沒有上限（當(dāng)然實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實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率

20、低不少。傳輸速率低不少。 請注意請注意 n對于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比不能對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到了上限值，再提高了，并且碼元傳輸速率也達到了上限值，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碼元攜帶更多用編碼的方法讓每一個碼元攜帶更多比特的信息量。比特的信息量。 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

21、，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線傳輸。電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體無線電無

22、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)星地面微波地面微波 調(diào)幅調(diào)幅無線電無線電 調(diào)頻調(diào)頻無線電無線電 海事海事無線電無線電光纖光纖電視電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動移動無線電無線電 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：2.3.1

23、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無屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 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) 無屏蔽雙絞線無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

24、雙絞線3 類線類線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雙絞線標(biāo)準(zhǔn)雙絞線標(biāo)準(zhǔn)n1991年，美國電子工業(yè)協(xié)會年，美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA 和電信行業(yè)協(xié)和電信行業(yè)協(xié)會聯(lián)合發(fā)布了一個用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽會聯(lián)合發(fā)布了一個用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無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 個種類的個種類的 UTP 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（從（從 1 類線類線到到 5 類線）。類線）。n對傳送數(shù)據(jù)來說，現(xiàn)在最常用的對傳送數(shù)據(jù)來說，

25、現(xiàn)在最常用的 UTP 是是5類線類線（Category 5 或或 CAT5）。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線纜特點典型應(yīng)用典型應(yīng)用316 MHz2對對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對對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超過傳輸速率不超過1 Gbit/s的應(yīng)用的應(yīng)用6250 MH

26、z與與5類相比改善了串類相比改善了串?dāng)_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

27、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套層絕緣保護套層同軸電纜的結(jié)構(gòu)同軸電纜的結(jié)構(gòu)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，的量級，因此一個光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠遠大于目前其因此一個光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠遠大于目前其他各種傳輸媒體的帶寬他各種傳輸媒體的帶寬。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

28、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，其當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時，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，就會出現(xiàn)全反射會出現(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。光纖的工作原理光纖的工作原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瓷涔獠ㄔ诶w芯中的傳播光波在纖芯中的傳播只要從纖芯中

29、射到纖芯表面的光線的入射角大于某個只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某個臨界角度，就可產(chǎn)生全反射臨界角度，就可產(chǎn)生全反射。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只有一個光的波長，則光若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，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，而不會產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖稱為播，而不會產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖稱為單單模光纖模光纖。

30、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常用的三個波段的中心分別位于常用的三個波段的中心分別位于 850 nm, 1300 nm 和和 1550 nm。n所有這三個波段都具有所有這三個波段都具有 2500030000 GHz 的的帶寬，帶寬，可見光纖的通信容量非常大可見光纖的通信容量非常大。光纖優(yōu)點光纖優(yōu)點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。傳輸損

31、耗小，中繼距離長。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) 無串音干擾，保密性好。無串音干擾，保密性好。n(4) 體積小，重量輕。體積小，重量輕。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)引型傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體”。n無線傳輸所使用的頻段很廣。無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

32、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 無線局域網(wǎng)使用的無線局域網(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 5.725 5.850 MHz MHz GHz GHz GHz GHz要使用某一段無線電頻譜進行通信，通常必須得到本國政府有關(guān)要使用某一段無線電頻譜進行通信，通常必須得到本國政府有關(guān)無線電頻譜管理機構(gòu)的許可證。但是，也有一些無線電頻段是可無線電頻譜管理機構(gòu)的許可證。但是，也有一些無線電頻段是可以自由使用的以自由使用的。例如：。例如：ISM。各國的各國的 ISM 標(biāo)準(zhǔn)有可能略有差

33、別標(biāo)準(zhǔn)有可能略有差別。無線局域網(wǎng)使用的無線局域網(wǎng)使用的 ISM 頻段頻段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、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用n2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用n2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用2.4.1 頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用 A1A2B1B2C1C2(a) 使用單獨的信道使用單獨的信道復(fù)用復(fù)用 (multiplexing) 是通信技術(shù)中的基本概念。它允許發(fā)送端高層是通信技術(shù)中的基本概念。它允許發(fā)送端高層多個會話（通信）用戶多個會話（通信）用戶使用一個使用一個共享共享信道進行通信信道進行通信，在接收端再

34、進，在接收端再進行分用的技術(shù)行分用的技術(shù)。降低成本，提高利用率。降低成本，提高利用率。復(fù)用過程復(fù)用過程+( )+A1A2B1B2C1C2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)用的示意圖復(fù)用的示意圖基帶信號基帶信號頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing) n將整個帶寬分為多份，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頻帶。程中自始至終都占用這個頻帶。n頻分復(fù)用頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源占用不同的帶寬資源（請

35、注（請注意，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）。 頻率頻率時間時間頻帶頻帶 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)用時分復(fù)用時分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) n時分復(fù)用時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀時分復(fù)用幀（TDM 幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個 TDM 幀中占用固定序號的時隙。幀中占用固定序號的時隙。n每一個用戶所占用的時隙是每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)周期性地出現(xiàn)（其周期就（其周期就是是

36、TDM 幀的長度）。幀的長度）。nTDM 信號也稱為信號也稱為等時等時(isochronous)信號。信號。n與頻分復(fù)用不同，時分復(fù)用的所有用戶是與頻分復(fù)用不同，時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時在不同的時間間占用占用同樣的頻帶寬度。同樣的頻帶寬度。時分復(fù)用時分復(fù)用TDM 頻率頻率時間時間B C DB C DB C DB C DAAAATDM 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)時分復(fù)用時分復(fù)用TDM幀長度幀長度125s ，如：如：1000用戶用戶的復(fù)用的復(fù)用每用戶每用戶時隙時隙0.125s；時；時隙隙*速率速率=每個時隙的比特量。每個時隙的比特量。時分復(fù)用可能

37、會造成線路資源的浪費時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費 使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復(fù)用幀個時分復(fù)用幀#1acbcd時分復(fù)用時分復(fù)用#2#3#4用戶用戶時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費當(dāng)某用戶暫時無數(shù)據(jù)發(fā)送時，當(dāng)某用戶暫時無數(shù)據(jù)發(fā)送時，在時分復(fù)用幀中分配給該用戶在時分復(fù)用幀中分配給該用戶的時隙只能處于空閑狀態(tài)的時隙只能處于空閑狀態(tài)。復(fù)用幀緩沖復(fù)

38、用幀緩沖統(tǒng)計時分復(fù)用統(tǒng)計時分復(fù)用 STDM(Statistic TDM) STDM 幀幀不是固定分配不是固定分配時時隙，而是隙，而是按需動態(tài)地按需動態(tài)地分配分配時隙。因此統(tǒng)計時分復(fù)用時隙。因此統(tǒng)計時分復(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ABCDabcdttttt3 個個 STDM 幀幀#1acbab b cac d#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用的工作原理統(tǒng)計時分復(fù)用的工作原理STDM 幀幀=TDM長；均等分配時隙數(shù)和時隙長度；復(fù)用前掃描長；均等分配時隙數(shù)和時隙長度；復(fù)用前掃描緩存緩存中有的數(shù)據(jù)湊中有的數(shù)據(jù)湊成成1幀。首部信息：用戶和時隙數(shù)。幀。首部信息：用戶和時隙數(shù)。統(tǒng)計時分復(fù)用統(tǒng)計時

39、分復(fù)用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。使用一根光纖來同時傳輸使用一根光纖來同時傳輸多個光載波信號多個光載波信號。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 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/s1310 nm20 G

40、b/s復(fù)復(fù)用用器器分分用用器器EDFA120 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/s1310 nm波分復(fù)用的概念波分復(fù)用的概念 8個2.5 Gb/s 1310nm調(diào)制成8個15501557nm光載波：波分復(fù)用波分復(fù)用(WDM)n波分復(fù)用波分復(fù)用(WDM)是將兩種或多種不同波長的光是將兩種或多種不同波長的光載波信號載波信號(攜帶各種信息攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器(亦亦稱合波器，稱合波器，Multiplexer)匯合在一起，并耦合到匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g(shù)；光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g(shù)；n在接收端，經(jīng)分用器在接收端，經(jīng)分用器

41、(亦稱分波器或稱去復(fù)用器亦稱分波器或稱去復(fù)用器，Demultiplexer)將各種波長的光載波分離，然將各種波長的光載波分離，然后由光接收機作進一步處理以恢復(fù)原信號。后由光接收機作進一步處理以恢復(fù)原信號。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各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。造成干擾。n這種系統(tǒng)發(fā)送的信號（類似密碼信號）有很強的抗干這種系統(tǒng)發(fā)送的信號（類

42、似密碼信號）有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 碼片序列碼片序列(chip sequence) n每一個比特時間劃分為每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為個短的間隔，稱為碼碼片片 (chip)。n每個站被指派一個唯一的每個站被指派一個唯一的 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。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制反碼。，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。 n例如，例如，S 站的站的 8 bit 碼片序列是碼片序列是 0001101

43、1。n發(fā)送比特發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列時，就發(fā)送序列 00011011，n發(fā)送比特發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列時，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) 碼片序列實現(xiàn)了擴頻碼片序列實現(xiàn)了擴頻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。由于每一個比。由于每一個比特要轉(zhuǎn)換成特要轉(zhuǎn)換成 m 個比特的碼片，因此個比特的碼片，因此 S 站實際上發(fā)送的站實際上發(fā)送的數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率提高到提高到 mb bit/s，同時，同時 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數(shù)值的也提高到原來數(shù)值的 m 倍。

44、倍。n這種通信方式是這種通信方式是擴頻擴頻(spread spectrum)通信中的一種。通信中的一種。 :直接序列擴頻直接序列擴頻DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)，如上面講的使用碼片序列擴頻通信，如上面講的使用碼片序列擴頻通信。CDMA碼片序列的重要特點碼片序列的重要特點n每個站分配的碼片序列不僅每個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在實用的系統(tǒng)中是使用在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。偽隨機碼序列。 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

45、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兩個不同站的碼片序列正交，就是向量兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和和T 的規(guī)格化的規(guī)格化內(nèi)積內(nèi)積 (inner product) 等于等于 0： 如：如：S碼片序列：碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) ；T碼片序列：碼片序列： (1 1 +1 1 +1+1+1 1 ) 規(guī)格化內(nèi)積（規(guī)格化內(nèi)積（各位積之和除以位數(shù)各位積之和除以位數(shù)）：）： （+1 +1 1 1 +1 1 +1 1）/8=0 011=miiiTSmTS正交關(guān)系的另一個重要特性正交關(guān)系的另一個重要特性 n任何

46、一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化任何一個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一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)一個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。 =mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSCDMA 的工作原理的工作原理 S 站的碼片序列站的碼片序列 S110ttttttm 個碼片個碼片tS 站發(fā)送的信號站發(fā)送的信號 SxT 站發(fā)送的信號站發(fā)送的信號 Tx總的發(fā)送信號總的發(fā)送信號 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)碼元比特數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)發(fā)送送端端接接收收端端S （Sx +Tx

47、） = S Sx+ S Tx = S Sx= +1 + 1 -1 = 1 1 0= SxCDMA運算實例運算實例n共有共有4個站進行碼分多址通信。個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為個站的碼片序列為 A：（：（11111111） B：（：（11111111） C：（：（11111111） D：（：（11111111） 現(xiàn)收到這樣的復(fù)用信號（合）的碼片序列現(xiàn)收到這樣的復(fù)用信號（合）的碼片序列nS：（：（11311311）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？）。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？n解：解：SA=（11311311）8=1， A發(fā)送發(fā)送1 SB=（11311311）8=1， B發(fā)送發(fā)送0 SC=（11311

48、311）8=0， C無發(fā)送無發(fā)送 SD=（11311311）8=1， D發(fā)送發(fā)送1 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的用戶線是在早期電話網(wǎng)中，從市話局到用戶電話機的用戶線是采用最廉價的雙絞線電纜，而長途干線采用的是頻分采用最廉價的雙絞線電纜，而長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)字通信無論是與模擬通信相比，數(shù)字通信無論是在在傳輸質(zhì)量上還是傳輸質(zhì)量上還是經(jīng)濟上都有明顯的優(yōu)勢經(jīng)濟上都有明顯的優(yōu)勢。n目前，長途干線大都采用時分復(fù)用目前，長途干線大都采用時分復(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

49、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。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 有兩個互不兼容的國有兩個互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)：際標(biāo)準(zhǔn)：n北美的北美的 24 路路 PCM（簡稱為（簡稱為 T1）n歐洲的歐洲的 30 路路 PCM（簡稱為（簡稱為 E1）n我國采用的是歐洲的我國采用的是歐洲的 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，可采用復(fù)用的方法。當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率

50、時，可采用復(fù)用的方法。 舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在許多缺點舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在許多缺點最主要的是以下兩個方面：最主要的是以下兩個方面： n速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一n如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進行標(biāo)準(zhǔn)化，國際如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進行標(biāo)準(zhǔn)化，國際范圍的范圍的基于光纖基于光纖高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。 n不是同步傳輸不是同步傳輸n在過去相當(dāng)長的時間，為了節(jié)約經(jīng)費，各國的數(shù)字在過去相當(dāng)長的時間，為了節(jié)約經(jīng)費，各國的數(shù)字網(wǎng)主要是采用網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式準(zhǔn)同步方式。 n當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎芨邥r，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎芨邥r，收發(fā)雙方的時鐘同步就收發(fā)雙方的時鐘同步就成為很大的問題。成

51、為很大的問題。 同步光纖網(wǎng)同步光纖網(wǎng) SONETn同步光纖網(wǎng)同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。 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€路速率等級結(jié)構(gòu)級結(jié)構(gòu)n對電信信號稱為第對電信信號稱為第 1 級級同步傳送信號同步傳送信號 STS-1 (Synchronous Transport Signal)，其傳輸速率是，其傳輸速率是 51.84 Mbit/s。n對光信號則稱為第對光信號則稱為第 1 級級光載波光載波 OC-1 (OC

52、 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)。 同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列 SDH nITU-T 以美國標(biāo)準(zhǔn)以美國標(biāo)準(zhǔn) SONET 為基礎(chǔ)，制訂出國際為基礎(chǔ)，制訂出國際標(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其主要不同點是：其主要不同點是：SDH 的基本速率為的基本速率為 155.52 Mb

53、it/s，稱為第，稱為第 1 級級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。 線路速率線路速率(Mb/s)SONET符號符號ITU-T符號符號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-61244.16

54、0OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gbit/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gbit/s39813.120 OC-768/STS-768 STM-256 40 Gbit/s SONET的的 OC級級 / STS級級 與與SDH的的 STM級級 的對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系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 等級上獲得了等級上獲得了統(tǒng)一統(tǒng)一。n第一次真正實現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)第一次真正

55、實現(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)的新一代理想的已成為公認(rèn)的新一代理想的傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng)體制體制。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。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)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)，必須先連接到某個用戶要連接到互聯(lián)網(wǎng)，必須先連接到某個 ISP。n在互聯(lián)網(wǎng)的在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展初期發(fā)展初期，用戶都是利用電話的用，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 I

56、SP 的，的，電話電話用戶用戶線接入到互聯(lián)網(wǎng)的速率最高只能達到線接入到互聯(lián)網(wǎng)的速率最高只能達到 56 kbit/s。n美國聯(lián)邦通信委員會美國聯(lián)邦通信委員會 FCC 認(rèn)為認(rèn)為只要雙向速率之只要雙向速率之和超過和超過 200 kbit/s 就是就是寬帶寬帶。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看，可以劃分為兩大類從寬帶接入的媒體來看，可以劃分為兩大類：n有線寬帶接入有線寬帶接入n無線寬帶接入無線寬帶接入n下面討論有線的寬帶接入。下面討論有線的寬帶接入。2.6.1 ADSL 技術(shù)技術(shù)n非對稱數(shù)字用戶線非對稱數(shù)字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subscrib

57、er Line) 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。DSL 就是就是數(shù)字用戶線數(shù)字用戶線 (Digital Subscriber Line) 的縮寫。的縮寫。n標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在被限制在 3003400 Hz 的范的范圍內(nèi)，圍內(nèi)，但用戶線本身但用戶線本身實際可通過的信號頻率仍然超過實際可通過的信號頻率仍然超過 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，而而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用

58、戶上網(wǎng)使用。把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL 的幾種類型的幾種類型 nADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對：非對稱數(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 對線的數(shù)字用戶線對線的數(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)：

59、速率自適應(yīng)：速率自適應(yīng) DSL，是，是 ADSL 的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。 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)，信號傳輸時的衰減就越大）。戶線越細(xì)，信號傳輸時的衰減就越大）。nADSL 所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際的用戶線所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實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 時可傳時可傳送送 5.5 公里，但當(dāng)傳輸速

60、率提高到公里，但當(dāng)傳輸速率提高到 6.1 Mbit/s 時，傳輸距離時，傳輸距離就縮短為就縮短為 3.7 公里。公里。n如果把用戶線的線徑減小到如果把用戶線的線徑減小到 0.4 毫米，那么在毫米，那么在 6.1 Mbit/s 的的傳輸速率下就只能傳送傳輸速率下就只能傳送 2.7 公里。公里。ADSL 的特點的特點n上行和下行帶寬做成不對稱的。上行和下行帶寬做成不對稱的。n上行指從用戶到上行指從用戶到 ISP，而下行指從，而下行指從 ISP 到用戶。到用戶。nADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個 ADSL 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器。n我國目前采用的方案是我國目前