第2章-物理層-3.15

1、 2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念 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)2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) 2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6 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 注！注！ 傳輸媒體本身并不屬于物理層的范圍傳輸媒體本身并不屬于物理層的范圍 物理層的主要任務(wù)：確定與物理層的主要任務(wù)：確定與傳輸媒體傳輸媒體接口接口有關(guān)的一些特性，有關(guān)的一些特性，即：即：機(jī)械特性：指明機(jī)械特性：指明接口接口所用所用接線器接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定、鎖定裝置等；

2、定、鎖定裝置等；電氣特性：指明在電氣特性：指明在接口接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓電壓的范圍；的范圍；功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓電壓表示何種表示何種意義意義；過(guò)程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)過(guò)程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序順序；轉(zhuǎn)換傳輸方式：計(jì)算機(jī)中轉(zhuǎn)換傳輸方式：計(jì)算機(jī)中并行并行和通信線路上和通信線路上串行串行傳輸方式的轉(zhuǎn)換。傳輸方式的轉(zhuǎn)換。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)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

3、號(hào)的信號(hào)接收接收的信號(hào)的信號(hào)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 PC 機(jī)機(jī)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?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 PC 機(jī)機(jī)鍵鍵 盤(pán)盤(pán) 屏屏 幕幕調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器演示！演示！常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ) 消息消息(message)(message)話音、文字、圖像等都是消息；話音、文字、圖像等都是消息； 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(data)(data)運(yùn)送消息的實(shí)體；運(yùn)送

4、消息的實(shí)體； 信號(hào)信號(hào)(signal)(signal)數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)，如電氣或電磁。數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)，如電氣或電磁。 模擬信號(hào)模擬信號(hào)(analogous)(analogous)消息的參數(shù)的取值是消息的參數(shù)的取值是連續(xù)連續(xù)的，如時(shí)間、溫的，如時(shí)間、溫度、聲音。度、聲音。 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)(digital)(digital)消息的參數(shù)的取值是消息的參數(shù)的取值是離散離散的，二進(jìn)制數(shù)、電脈的，二進(jìn)制數(shù)、電脈沖。沖。 碼元碼元(code)(code)使用時(shí)間域（時(shí)域）的波形表示使用時(shí)間域（時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)，時(shí)，代表不同代表不同離散離散數(shù)值的基本波形就稱(chēng)為數(shù)值的基本波形就稱(chēng)為碼元碼元，在

5、使用二進(jìn)制編，在使用二進(jìn)制編碼時(shí)，只有兩種不同的碼元：碼時(shí)，只有兩種不同的碼元：0 0、1 1。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)基本概念信道信道: :向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。 一條通信一條通信電路電路通常包含通常包含條信道？條信道？ 單向通信（單工通信）單向通信（單工通信）只有只有一個(gè)方向一個(gè)方向的通信，而沒(méi)有的通信，而沒(méi)有反方向的交互。如：電視廣播。反方向的交互。如：電視廣播。 雙向雙向交替交替通信（半雙工通信）通信（半雙工通信）通信的雙方都可以發(fā)送通信的雙方都可以發(fā)送信息，但信息，但不能同時(shí)不能同時(shí)發(fā)送發(fā)送( (當(dāng)然也不能同時(shí)接收當(dāng)然也不能同

6、時(shí)接收) )。 雙向雙向同時(shí)同時(shí)通信（全雙工通信）通信（全雙工通信）通信的雙方可以通信的雙方可以同時(shí)同時(shí)發(fā)發(fā)送和接收信息。送和接收信息。 基帶基帶(baseband)信號(hào)和帶通信號(hào)和帶通(bandpass)信號(hào)信號(hào)u基帶信號(hào)基帶信號(hào)（基本頻帶信號(hào)）：來(lái)自信源的信號(hào)（基本頻帶信號(hào)）：來(lái)自信源的信號(hào) 基帶信號(hào)往往包含較多的基帶信號(hào)往往包含較多的低頻低頻成分，甚至有成分，甚至有直流直流成分，成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量，因此必而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量，因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制(modulation)(modulation)。 基帶調(diào)制基帶調(diào)

7、制: :僅僅對(duì)基帶信號(hào)的僅僅對(duì)基帶信號(hào)的波形波形進(jìn)行變換，調(diào)制后的進(jìn)行變換，調(diào)制后的信號(hào)仍是基帶信號(hào)。信號(hào)仍是基帶信號(hào)。 帶通調(diào)制帶通調(diào)制：使用：使用載波載波進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào)的頻率范進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào)的頻率范圍搬到圍搬到較高較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范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(guò)信道）。圍內(nèi)能夠通過(guò)信道）。 u帶通信號(hào)帶通信號(hào)：基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)：基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后載波調(diào)制后的信號(hào)的信號(hào)帶通調(diào)制帶通調(diào)制的方法：的方法： 調(diào)幅調(diào)幅(AM)(AM)：載波載波的的振幅振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化 調(diào)頻調(diào)頻(FM)(FM)：載波載波的的頻率頻

8、率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化 調(diào)相調(diào)相(PM)(PM)：載波載波的的初始相位初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化0 01 10 00 01 11 11 10 00 0基帶信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)幅調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相2.2.3 信道的極限容量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)生各種失真失真以及帶來(lái)多種以及帶來(lái)多種干擾干擾。 碼元傳輸?shù)乃俾试酱a元傳輸?shù)乃俾试礁吒?，傳輸距離越，傳輸距離越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，噪聲干擾越，噪聲干擾越大大，傳，傳輸媒體質(zhì)量越輸媒體質(zhì)量越差差，在信道輸出端的波形的，在信道輸出端的波形的失真失真就越

9、就越嚴(yán)重嚴(yán)重。 （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)波形發(fā)送信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形（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(hào)波形接收信號(hào)波形信噪比信噪比 信噪比信噪比:信號(hào)信號(hào)的平均功率和的平均功率和噪聲噪聲的平均功率之比的平均功率之比 信噪比（信噪比（dB）=10log10（S/N ）（）（dB） S : 信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率 N : 信道內(nèi)部的高斯噪聲功率信道內(nèi)部的高斯噪聲功率 dB: 分貝分貝香農(nóng)香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了用信息論的理論推導(dǎo)出了

10、帶寬受限帶寬受限且有且有高高斯白噪聲斯白噪聲干擾的信道的干擾的信道的極限傳輸速率極限傳輸速率C ： C = W log2(1+S/N ) b/s W :信道的帶寬（以信道的帶寬（以 Hz 為單位）為單位）信道的信道的帶寬帶寬或信道中的信噪比越大或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速，則信息的極限傳輸速率就越高率就越高。 2.3 物理層物理層下面下面的傳輸媒體的傳輸媒體 傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）：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。器和接收器之間的物理通路。 2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體 雙絞線雙絞線 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Sh

11、ielded Twisted Pair)STP (Shielded Twisted Pair) 無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair)UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜同軸電纜 50 50 同軸電纜同軸電纜 75 75 同軸電纜同軸電纜 光纜光纜 單模單模 多模多模銅線銅線銅線銅線聚氯乙烯聚氯乙烯 套層套層聚氯乙烯聚氯乙烯套層套層屏蔽層屏蔽層絕緣層絕緣層絕緣層絕緣層外導(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)套層內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP同軸電纜同軸電纜無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 UTP直連

12、網(wǎng)線：不同設(shè)備直連網(wǎng)線：不同設(shè)備交叉網(wǎng)線：相同設(shè)備交叉網(wǎng)線：相同設(shè)備 主機(jī)主機(jī)路由器路由器Side 1Side 2Side 112345678123456781=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍(lán)藍(lán)5=白白/藍(lán)藍(lán)6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕Side 2Side 1Side 2Side 1Side 212345678123456781=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍(lán)藍(lán)5=白白/藍(lán)藍(lán)6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕1=白白/橙橙2=橙橙3=白白/綠綠4=藍(lán)藍(lán)5=白白/藍(lán)藍(lán)6=綠綠7=白白/棕棕8=棕棕1=白白/綠綠2=綠綠3=白白/橙橙4=藍(lán)藍(lán)5=白白/藍(lán)藍(lán)6=橙橙7=白白/棕棕8=棕

13、棕10base5 粗同軸電纜粗同軸電纜10base2 細(xì)同軸電纜細(xì)同軸電纜常見(jiàn)光纖接頭常見(jiàn)光纖接頭FC：帶螺紋的圓形光纖接頭：帶螺紋的圓形光纖接頭SC矩形光纖接頭矩形光纖接頭ST：卡接式圓形光纖接頭：卡接式圓形光纖接頭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) )光在纖芯中不斷地光在纖芯中不斷地全反射全反射發(fā)光源：發(fā)光源： 多模多模：發(fā)光二極管發(fā)光二極管 單模單模：半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器 多模與單模光纖多模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2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體非

14、導(dǎo)向傳輸媒體l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；l短波通信：主要是靠電離層的短波通信：主要是靠電離層的反射反射，但短，但短波信道的通信質(zhì)量較差；波信道的通信質(zhì)量較差；l微波：在空間主要是微波：在空間主要是直線直線傳播傳播 。 地面微波接力通信地面微波接力通信 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) 信道：向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。信道：向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。 2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 復(fù)用復(fù)用(multiplexing) ：兩個(gè)或多個(gè)用戶共享公用：兩個(gè)或多個(gè)用戶共享公用信道的一種機(jī)制。信道的一種機(jī)制。

15、共享信道共享信道信道信道A A1 1A A2 2B B1 1B B2 2C C1 1C C2 2信道信道信道信道A A1 1A A2 2B B1 1B B2 2C C1 1C C2 2復(fù)用復(fù)用分用分用(a) (a) 不使用復(fù)用技術(shù)不使用復(fù)用技術(shù)(b) (b) 使用復(fù)用技術(shù)使用復(fù)用技術(shù)1. 頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDM (Frequency Division Multiplexing) 用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終自始至終都占用都占用這個(gè)這個(gè)頻帶頻帶，即所有用戶在，即所有用戶在同樣同樣的時(shí)間占用的時(shí)間占用不同不同的的帶寬帶寬資源資源（“帶寬帶寬

16、”是是頻率帶寬頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。 頻率頻率時(shí)間時(shí)間頻率頻率 1頻率頻率 2頻率頻率 3頻率頻率 4頻率頻率 52. 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用TDM (Time Division Multiplexing)時(shí)分復(fù)用：將時(shí)分復(fù)用：將時(shí)間時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀），每一個(gè)用戶在每一個(gè)幀），每一個(gè)用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用幀中占用固定序號(hào)固定序號(hào)的時(shí)隙。的時(shí)隙。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙周期性地出現(xiàn)周期性地出現(xiàn)時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同不同的時(shí)間占用的時(shí)間占用同樣同樣的的頻帶寬度。

17、頻帶寬度。頻率頻率時(shí)間時(shí)間C C D DC C D DC C D DA AA AA AA AB BB BB BB B C C D D B B在在 TDM TDM 幀中幀中的位置不變的位置不變TDM TDM 幀幀TDM TDM 幀幀TDM TDM 幀幀TDM TDM 幀幀TDM TDM 幀幀 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)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)的算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)突發(fā)性質(zhì)，所以用戶對(duì)分配到的子信道性質(zhì)，所以用戶對(duì)分配到的子信道的的利用率一般很低利用率一般很低。例如，上網(wǎng)時(shí)當(dāng)你用鍵盤(pán)輸入。例如，上網(wǎng)時(shí)當(dāng)你用鍵盤(pán)輸入文字的時(shí)候，此時(shí)信道的利用率就很低。文字的時(shí)候，此時(shí)

18、信道的利用率就很低。A AB BC CD Da aa ab bb bc cd db b c ca at tt tt tt tt t4 4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1#1a ac cb bc cd d#2#2#3#3#4#4用戶用戶3. 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM (Statistic TDM)u在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，每一個(gè)在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，每一個(gè)STDM幀中的時(shí)隙數(shù)幀中的時(shí)隙數(shù)小小于于連接在集中器上的用戶數(shù)。連接在集中器上的用戶數(shù)。u STDM幀不是固定分配時(shí)隙的，而是幀不是固定分配時(shí)隙的，而是按需動(dòng)態(tài)按需動(dòng)態(tài)的分的分配時(shí)隙。配時(shí)隙。用戶用戶A AB BC CD Da ab bc cd

19、dt tt tt tt tt t3 3 個(gè)個(gè) STDM STDM 幀幀#1#1a ac cb ba ab bb bc ca ac cd d#2#2#3#3集集中中器器2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)|波分復(fù)用就是波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用光的頻分復(fù)用；|波分復(fù)用：最初，在一路光纖上同時(shí)傳輸波分復(fù)用：最初，在一路光纖上同時(shí)傳輸兩個(gè)兩個(gè)頻頻率很接近的率很接近的光載波光載波信號(hào)；信號(hào)；|密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用（Dense Wavelength Division Dense Wavelength Division Multipl

20、exing Multiplexing ）：在一根光纖上復(fù)用：在一根光纖上復(fù)用8080路或更多路路或更多路的光載波信號(hào)；的光載波信號(hào)；|由于光載波的頻率很高，因此習(xí)慣上用由于光載波的頻率很高，因此習(xí)慣上用波長(zhǎng)波長(zhǎng)而不而不是頻率來(lái)表示所使用的光載波信號(hào)。是頻率來(lái)表示所使用的光載波信號(hào)。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm

21、 V1=2.5 Gb/s（1310 nm）V總總=20 Gb/s復(fù)復(fù)用用器器分分用用器器EDFAEDFA：摻鉺：摻鉺光纖放大器光纖放大器 120 km光調(diào)制器光調(diào)制器光解調(diào)器光解調(diào)器600 km密集波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用密集波分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用 例例 ： 由由100根速率為根速率為2.5Gb/s光纖構(gòu)成的光纜，采光纖構(gòu)成的光纜，采用用16倍的密集波分復(fù)用技術(shù)，得到一根光纜的總倍的密集波分復(fù)用技術(shù)，得到一根光纜的總數(shù)據(jù)率是？數(shù)據(jù)率是？ 解：解：1002.516= 4T b/s T:1012 （太）（太） 2.4.3 CDMA 工作原理工作原理1. 撥號(hào)：撥號(hào)：當(dāng)您撥了一個(gè)當(dāng)您撥了一個(gè)電話號(hào)碼電話號(hào)碼，

22、這個(gè)號(hào)碼將與，這個(gè)號(hào)碼將與您的電話您的電話ID號(hào)號(hào)一起以無(wú)線電一起以無(wú)線電廣播廣播的形式發(fā)射出去。的形式發(fā)射出去。2. 分組傳遞：分組傳遞：電話對(duì)您的語(yǔ)音進(jìn)行電話對(duì)您的語(yǔ)音進(jìn)行數(shù)字化數(shù)字化，并把它劃分為數(shù)，并把它劃分為數(shù)據(jù)位包，然后使用據(jù)位包，然后使用擴(kuò)頻擴(kuò)頻（利用與信息無(wú)關(guān)的偽隨機(jī)碼，以調(diào)制方利用與信息無(wú)關(guān)的偽隨機(jī)碼，以調(diào)制方法將已調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度擴(kuò)展得比原調(diào)制信號(hào)的帶寬寬得多的過(guò)程。法將已調(diào)制信號(hào)的頻譜寬度擴(kuò)展得比原調(diào)制信號(hào)的帶寬寬得多的過(guò)程。例如：跳頻、混合擴(kuò)頻、直接序列擴(kuò)頻。）例如：跳頻、混合擴(kuò)頻、直接序列擴(kuò)頻。）技術(shù)，廣播這些數(shù)據(jù)技術(shù)，廣播這些數(shù)據(jù)包。包。3. 接收與連接：接收與連

23、接：距離最近的距離最近的CDMA無(wú)線捕捉到您電話的無(wú)線無(wú)線捕捉到您電話的無(wú)線電廣播，并將它傳遞到電廣播，并將它傳遞到中央交換計(jì)算機(jī)中央交換計(jì)算機(jī)，這個(gè)計(jì)算機(jī)識(shí)別，這個(gè)計(jì)算機(jī)識(shí)別您的電話您的電話ID。這樣，蜂窩服務(wù)電話提供商可以跟蹤您的通。這樣，蜂窩服務(wù)電話提供商可以跟蹤您的通話并根據(jù)空中占用時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi)。話并根據(jù)空中占用時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi)。4. 識(shí)別：識(shí)別：語(yǔ)音信號(hào)以數(shù)據(jù)包的形式到達(dá)您的話機(jī)。您的電話語(yǔ)音信號(hào)以數(shù)據(jù)包的形式到達(dá)您的話機(jī)。您的電話機(jī)首先通過(guò)一個(gè)通話傳來(lái)，然后識(shí)別標(biāo)識(shí)著您的對(duì)話的機(jī)首先通過(guò)一個(gè)通話傳來(lái)，然后識(shí)別標(biāo)識(shí)著您的對(duì)話的特特殊 代 碼殊 代 碼 并 將 相 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) 包并 將

24、 相 應(yīng) 的 數(shù) 據(jù) 包 還 原還 原 成 語(yǔ) 音 信 號(hào) 。成 語(yǔ) 音 信 號(hào) 。2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用 CDM (Code Division Multiplexing)p碼分多址碼分多址CDMA (Code Division Multiple Access)。p每一個(gè)用戶可以在每一個(gè)用戶可以在同樣同樣的時(shí)間使用的時(shí)間使用同樣同樣的頻帶進(jìn)行通信。的頻帶進(jìn)行通信。p各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型不同碼型，因此彼此不會(huì)造成，因此彼此不會(huì)造成干擾。干擾。p每一個(gè)比特時(shí)間被劃分為每一個(gè)比特時(shí)間被劃分為m 個(gè)短的間隔，稱(chēng)為個(gè)短的間隔，稱(chēng)為碼片碼片(chip).p每個(gè)站每

25、個(gè)站被指派被指派一個(gè)唯一的一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。碼片序列。 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； 如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼二進(jìn)制反碼。 例如例如: S 站的站的 8 bit 碼片序列是碼片序列是: 00011011， 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； 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。 CDMA 的重要特點(diǎn)的重要特點(diǎn)每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同各不相同，并且還必須，并且還必須

26、互互相相正交正交(orthogonal)。在實(shí)用的系統(tǒng)中使用的是在實(shí)用的系統(tǒng)中使用的是偽隨機(jī)碼序列偽隨機(jī)碼序列。 假設(shè)，向量假設(shè)，向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量，的碼片向量， T 表示其他任何站的表示其他任何站的碼片向量：碼片向量： 兩個(gè)不同站的碼片序列正交，那么向量?jī)蓚€(gè)不同站的碼片序列正交，那么向量 S 和和T 的的規(guī)格化內(nèi)規(guī)格化內(nèi)積積(inner product)都是都是 0，即：，即：011miiiTSmTS 假設(shè)，向量假設(shè)，向量 S 為為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)， 向量向量 T 為為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 把向量把向量 S 和和 T 的各

27、分量值代入公式，即：的各分量值代入公式，即： (-1) (-1)+ (-1) (-1)+ (-1)(+1)+(+1)(-1)+(+1) (-1) 8= 0CDMA 的工作原理的工作原理S 站的站的碼片序列碼片序列 S110tttttt8 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) SxT 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)數(shù)據(jù)碼元碼元比特比特發(fā)發(fā)送送端端接接收收端端碼片序列碼片序列S： （-1-1-1+1+1-1+1+1）碼片序列碼片序列T： （-1-1+1-1+1+1+1-1）T 站的站的

28、碼片序列碼片序列 Tt2-16 已知：已知： 四個(gè)站的碼片序列四個(gè)站的碼片序列 A: (-1-1-1+1+1-1+1+1) B: (-1-1+1-1+1+1+1-1) C: (-1+1-1+1+1+1-1-1) D: (-1+1-1 -1 -1-1+1-1) 收到收到 S: (-1+1-3+1-1-3+1+1) 求：求： 哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送的是哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送的是0；1？AS =（11311311）8=1 A發(fā)送發(fā)送1BS =（11311311）8= -1 B發(fā)送發(fā)送0CS =（11311311）8=0 C無(wú)發(fā)送無(wú)發(fā)送DS =（11311311）8=1 D發(fā)送發(fā)送1P522.6 寬帶

29、接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)2.6.1 xDSL技術(shù)技術(shù) DSL:數(shù)字用戶線數(shù)字用戶線(Digital Subscriber Line)。 xDSL技術(shù)就是用技術(shù)就是用數(shù)字?jǐn)?shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬模擬電話線進(jìn)電話線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。 xDSL 技術(shù)就把技術(shù)就把 04 kHz 低端低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用的用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用的高端高端頻譜用來(lái)上網(wǎng)。頻譜用來(lái)上網(wǎng)。 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對(duì)稱(chēng)：非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶線數(shù)字用戶線 RADSL (Rate-Ada

30、ptive DSL)：速率自適應(yīng)：速率自適應(yīng)DSL，是，是 ADSL 的一個(gè)子集，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）。 HDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線：高速數(shù)字用戶線 VDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線：甚高速數(shù)字用戶線 SDSL (Single-line DSL)：1 對(duì)線的數(shù)字用戶線對(duì)線的數(shù)字用戶線ADSL 的特點(diǎn)的特點(diǎn)上行和下行帶寬上行和下行帶寬不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng);上行指從上行指從用戶到用戶到ISP，而下行是，而下行是從從ISP 到用戶到用戶;ADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個(gè)在用戶線（銅線）的兩端各安

31、裝一個(gè)ADSL 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器;DMT 調(diào)制技術(shù)采用調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用頻分復(fù)用的方法，把的方法，把40K1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道，其中的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，而個(gè)子信道用于上行信道，而 249 個(gè)子信道用于個(gè)子信道用于下行信道。下行信道。頻譜分布頻譜分布頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道(kHz)401381100上行數(shù)據(jù)速率在上行數(shù)據(jù)速率在 32 kb/s 到到 640 kb/s 之間，而下行數(shù)據(jù)速率之間，而下行數(shù)據(jù)速率在在 32 kb/s 到到 6.4 Mb/s 之間，之間，ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線 電話分

32、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DSLAM至本地電話局PSPSADSL 的組成的組成DSLAM (DSL Access Multiplexer)：數(shù)字用戶線接入復(fù)用器：數(shù)字用戶線接入復(fù)用器 ATU (Access Termination Unit)：接入端接單元：接入端接單元 ATU-C（C- 端局端局 Central Office）ATU-R（R- 遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端 Remote）PS (POTS Splitter)：電話分離器：電話分離器 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)光纖同軸混合網(wǎng) HFC (Hybrid Fiber Coax)(1) HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖網(wǎng)的主干

33、線路采用光纖vHFC 網(wǎng)是在網(wǎng)是在有線電視網(wǎng)有線電視網(wǎng) CATV 的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種居民的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。寬帶接入網(wǎng)。vHFC 網(wǎng)除可傳送網(wǎng)除可傳送 CATV 外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)。帶交互型業(yè)務(wù)。v現(xiàn)有的現(xiàn)有的 CATV 網(wǎng)是網(wǎng)是樹(shù)形樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行單向單向傳輸；傳輸；vHFC（Hybrid Fiber Coax）:光纜與同軸電纜混合網(wǎng)光纜與同軸電纜混合網(wǎng),采采用用光纖光纖作傳輸干線作傳輸干線,同軸電纜同軸電纜作分配傳輸

34、網(wǎng)，即在有線電作分配傳輸網(wǎng)，即在有線電視前端將視前端將CATV模擬模擬電信號(hào)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成光信號(hào)光信號(hào)后，用光纖傳輸后，用光纖傳輸?shù)椒?wù)小區(qū)的光接收機(jī)，再由光接收機(jī)將其轉(zhuǎn)換成到服務(wù)小區(qū)的光接收機(jī)，再由光接收機(jī)將其轉(zhuǎn)換成電信電信號(hào)號(hào)后，用同軸電纜傳到用戶家中。后，用同軸電纜傳到用戶家中。（2）HFC 網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)同軸電纜同軸電纜頭端頭端模擬光纖模擬光纖放大器放大器引入線引入線分路器分路器光纖結(jié)點(diǎn)光纖結(jié)點(diǎn)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)從頭端到光纖結(jié)點(diǎn)從頭端到光纖結(jié)點(diǎn)(fiber node)采用模擬光纖連接，形成星型網(wǎng)；采用模擬光纖連接，形成星型網(wǎng)；光纖結(jié)點(diǎn)以下是同

35、軸電纜組成的樹(shù)型網(wǎng)；光纖結(jié)點(diǎn)以下是同軸電纜組成的樹(shù)型網(wǎng)；在光纖結(jié)點(diǎn)（在光纖結(jié)點(diǎn)（ ）信號(hào)被轉(zhuǎn)換為（）信號(hào)被轉(zhuǎn)換為（ ）信號(hào)；）信號(hào)；一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)下的所有用戶組成了一個(gè)用戶群（一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)下的所有用戶組成了一個(gè)用戶群（cluster）。）。（3）HFC 網(wǎng)具有比網(wǎng)具有比 CATV 網(wǎng)更寬的頻譜，且具有網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙雙向向傳輸功能傳輸功能下行信道上行信道5 40 50 550 650 750 1000原有模擬電視信號(hào) 數(shù)字信號(hào)頻率(MHz) 保留540MHz頻段頻段:上行信號(hào)（用戶到頭端）占用；上行信號(hào)（用戶到頭端）占用；50550MHz頻段頻段:傳輸傳統(tǒng)的模擬電視節(jié)目、立體聲廣播；傳輸傳統(tǒng)的模擬電視節(jié)目、立體聲廣播；650750MHz頻段頻段:傳送數(shù)字電視節(jié)目、傳送