CH2-6ed 物理層

1、 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院第 2 章 物理層2.1 物理層的基本概念2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.3 物理層下面的傳輸媒體2.4 信道復(fù)用技術(shù)2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院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口的一些特性 機械特性 電氣特性 功能特性 過程特性天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收

2、的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 輸入漢字顯示漢字數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC 機天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)據(jù)通信的基本過程 與打電話比較 撥號，撥通對方 互相確認身份 互相通話 互相確認要結(jié)束通話 雙方掛機 過程 建立物理連接 建立邏輯連接 數(shù)據(jù)傳輸 斷開邏輯連接 斷開物理連接天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.2.2有關(guān)信道的幾個基本概念 數(shù)據(jù)(data) 運送消息的實體。 信息（Information）數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。 信號(

3、signal) 數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 “模擬信號”(analogous signal) 代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 “數(shù)字信號”(digital) 代表消息的參數(shù)的取值是離散的。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 周期信號周期信號 信號由不斷重復(fù)的固定模式組成 非周期信號非周期信號 信號沒有固定的模式和波形循環(huán)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 碼元碼元(code) 在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形。 信息編碼：信息編碼：將

4、信息用二進制數(shù)表示的方法 數(shù)據(jù)編碼：數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法 例如：字符“A”的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院信 道 信道（信道（Channel）：）：傳送信息的線路（或通路） 數(shù)字信道：數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號）傳輸數(shù)據(jù)的信道 模擬信道：模擬信道：以連續(xù)模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的信道天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)字通信與模擬通信 數(shù)字通信數(shù)字通信 在數(shù)字信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸 模擬通信模擬通信 在模擬信道上實現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸天津工業(yè)大學(xué)天津

5、工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 通信方式 單向通信（單工通信）只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。 雙向交替通信（半雙工通信）通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。 雙向同時通信（全雙工通信）通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院基帶(baseband)信號和帶通(band pass)信號 基帶信號（即基本頻帶信號） 帶通信號天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院傳輸方式 基帶傳輸：基帶傳輸：不需調(diào)

6、制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上傳送。 頻帶傳輸：頻帶傳輸：數(shù)字信號調(diào)制成音頻模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。 寬帶傳輸：寬帶傳輸：把信號調(diào)制成頻帶為幾十MHZ到幾百MHZ的模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進行傳輸過程天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院模擬數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號數(shù)字信號ModemA/D變換數(shù)字編碼天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)據(jù)編碼 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼 數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼 模擬信號的數(shù)字編碼天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息

7、工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼不歸零碼不歸零碼（Non-Return to Zero， NRZ ）二進制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示；曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼（Manchester Coding）用電壓的變化表示0和1。 規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變 高低的跳變代表0，低高的跳變代表1每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步碼（Self-Synchronizing Code）。差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼（Differential Manchester Coding，DMC）每個碼元的中間仍要發(fā)生跳變。用碼元開始處有無跳變來表

8、示0和1 ，有跳變代表0，無跳變代表1。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制三種常用的調(diào)制技術(shù) 調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 用數(shù)字信號對載波的不同參量進行調(diào)制。 載波信號 S(t) = Acos(t+) 原理原理ASK：用載波的兩個不同振幅表示0和1FSK：用載波的兩個不同頻率表示0和1PSK：用載波的起始相位的變

9、化表示0和1天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院對基帶數(shù)字信號的幾種調(diào)制方法 010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼采樣定理采樣定理 如果模擬信號的最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則從采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院PCM編碼 采樣：按一定間隔對語音信號進行采樣 量化：把每個樣本舍入到最接近的量化級別上 編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院語

10、音信號的數(shù)字化 語音帶寬f2倍語音最大頻率） 數(shù)據(jù)率：8000次/s8b = 64kb/s 每路PCM信號的速率 = 64kb/s天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院PCM編碼過程天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.2.3 信道的極限容量 有失真，但可識別 失真大，無法識別 實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒鐘傳輸?shù)亩M制個數(shù)，又稱為比特率，單位為

11、比特。 Kbps,Mbps,Gbps。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院碼元傳輸速率 每秒鐘發(fā)送的信號碼元的個數(shù)，又稱為波特率，單位為（Band，簡稱Bd）。如果信號碼元的持續(xù)時間為Ts，即信號脈沖的周期為T秒，則碼元傳輸速率例如： 秒，則碼元傳輸速率為：1()BdNBdT6833 10T6111200833 10BdNBdT天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院信道容量 奈奎斯特定理奈奎斯特定理 對具有矩形頻譜的無噪聲信道，若信道帶寬為WHz，所能傳送的信號最高碼元速率為2W波特。因此，離散的、無噪聲的、帶寬為W的數(shù)字信道的信道容量C（即

12、最大波特率）為：MWC2log2天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院香農(nóng)定理 帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極極限、無差錯限、無差錯的信息傳輸速率。 信道的極限信息傳輸速率 C 可表達為sbWCNS/log)/1(2天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院信噪比 在實際應(yīng)用中，通常不用S/N本身表示信噪比，而是用10lg(S/N)來表示，單位是分貝（dB）。 即 信噪比= 10lg(S/N)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院例題1.若信道帶寬為3000Hz，信噪比為30dB，則極限數(shù)據(jù)速率為？ 答：1 100023

13、000log303010lg(/)/1000kbpsSNSN天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.在50kHz 的線路上傳輸T1載波，需要多大的信噪比？答：16(1/)231311.5441.544 1050000log/2110lg(21)93S NTMbpsS NdB信噪比天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.3 物理層下面的傳輸媒體無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)幅無線電 調(diào)頻無線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106

14、107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動無線電 電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體 雙絞線 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣

15、層無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院美國線規(guī) AWG AWG（American wire gauge）,一種區(qū)分導(dǎo)線直徑的標準，又稱為Brown & Sharpe 線規(guī)。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院常用絞合線標準雙絞線適用范圍1類雙絞線電話傳輸2類雙絞線電話和低速數(shù)據(jù)傳輸（4Mbps）3類雙絞線10Base-T以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)4類雙絞線16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)5類雙絞線100 Base-TX和100 Base-T4天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院EI

16、A/TIA 568A 568B(a) RJ-45 插頭和插座的結(jié)構(gòu)(b)網(wǎng)線與 RJ-45 的連接序號（EIA/TIA T568A 和 T568B 兩種）天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 同軸電纜 50 同軸電纜 75 同軸電纜外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院光纜折射角入射角 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） 包層纖芯天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院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?/p>

17、全反射天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院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天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體 無線電波地球表面發(fā)射接收裝置電離層(b) 無線電波被電離層反射發(fā)射接收裝置地面波地球表面(a) 無線電波沿地表傳播天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 地面微波天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 衛(wèi)星微波天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工

18、程學(xué)院共享信道2.4 信道復(fù)用技術(shù)2.4.1 頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用 復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a) 不使用復(fù)用技術(shù)(b) 使用復(fù)用技術(shù)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 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。 頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院0Af通道10Af0Af通道20

19、Af通道30Af0Af0Af調(diào)頻前調(diào)頻后頻分多路復(fù)用天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院波分復(fù)用 WDM（Wavelength Division Multiplexing） 波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。F1F2F3棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵共享光纖共享光纖光纖1光纖2光纖3采用無源設(shè)備，更可靠采用無源設(shè)備，更可靠F1F2F3共享光纖的光普共享光纖的光普天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院時分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) 把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個時隙，每路數(shù)據(jù)占用一個時隙進行傳輸。天津工業(yè)

20、大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院時分復(fù)用 頻率時間B C DB C DB C DB C DAAAAA 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院時分復(fù)用 頻率時間C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院時分復(fù)用 頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀天

21、津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院時分復(fù)用 頻率時間B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院同步時分復(fù)用ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復(fù)用幀#1acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院統(tǒng)計時分復(fù)用 STDM(Statistic TDM) 用戶ABCDabcdttttt3 個 STDM 幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大

22、學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù)字載波復(fù)用標準 T-標準 （北美、日本） 24路PCM，每個話路占8位，還有1位幀同步碼 一幀共有193bit T1的速率為1.544Mbps天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 E-標準（歐洲、中國、南美） E1次群：每個時間片分為32個通道（時隙）。每個時隙可容納8b。 通道0用于同步，通道16用于信令，其他30個通道用于傳輸30個PCM話音數(shù)據(jù)。 E1速率：2.048Mbps天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing)

23、碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 碼片 每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片。天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院碼片序列(chip sequence) 每個站被指派一個唯一的 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)送該碼片序列的二進制反碼。 例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。 發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011， 發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。 S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1

24、 +1) 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院CDMA 的重要特點 每個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)。 在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院碼片序列的正交關(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： 011miiiTSmTS(2-3)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院碼片序列的正交關(guān)系舉例 令向量 S

25、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)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 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1 。 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 1。 正交關(guān)系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列 S110ttttttm 個碼片tS 站發(fā)送的信號 Sx

26、T 站發(fā)送的信號 Tx總的發(fā)送信號 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)送端接收端天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院2.5 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 為什么要采用交換？ 節(jié)省線路投資，提高線路利用率。 實現(xiàn)交換的方法有： 電路交換、報文交換和分組交換天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院1.電路交換兩部電話機只需要用一對電線就能夠互相連接起來。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院更多的電話機互相連通 5 部電話機兩兩相連，需 10 對電線。 N 部電話機兩兩相連，需 N(N 1)/2對電線。 天

27、津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院使用交換機 當電話機的數(shù)量增多時，就要使用交換機來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。 交換機天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院“交換”的含義 “交換”(switching)： 轉(zhuǎn)接把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。 從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院電路交換的特點 電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段：1.建立連接2.通信3.釋放連接天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)

28、院電路交換舉例A 和 B 通話經(jīng)過四個交換機交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院電路交換舉例C 和 D 通話只經(jīng)過一個本地交換機交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院缺點 計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。 無糾錯機制 建立連接的時間長優(yōu)點 建立連接后，傳輸延遲小天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院報文交換 以報文為單位進行“ ”交換 在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲下來，待信道空閑

29、時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。存儲-轉(zhuǎn)發(fā)無連接-傳輸之前不需要建立端到端的連接整個報文作為一個整體一起發(fā)送天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院優(yōu)缺點 沒有建立和拆除連接所需的等待時間 線路利用率高 傳輸可靠性較高 報文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜 大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長，且對存儲容量要求較高 出錯后整個報文全部重發(fā)天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院報文分組交換的原理（一） 在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。 1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不

30、便于傳輸天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報文分組交換的原理（二） 每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2分組 3天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院分組交換的原理（三） 分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。 依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院分組交換的原理（四） 接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)天津工

31、業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交換的原理（五） 最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。 這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機主機天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)B

32、DECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組結(jié)點交換機主機在結(jié)點交換機 A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機 C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機 E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機 H5天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院結(jié)點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路 結(jié)點交換機123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院電子與信息工程學(xué)院結(jié)點交換機 在結(jié)點交換機中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。 結(jié)點交換機處理分組的過程是：1.把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；2.查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；3.把分組送到適當?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。 天津工業(yè)大學(xué)天津工業(yè)大學(xué) 電子與信息工