計算機網(wǎng)絡物理層

1、計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡第第2講講 物理層物理層計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗主要內容主要內容l將計算機接入網(wǎng)絡將計算機接入網(wǎng)絡l通信基礎通信基礎l傳輸介質傳輸介質l信道復用信道復用l物理層設備物理層設備計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗將計算機接入網(wǎng)絡將計算機接入網(wǎng)絡 l實現(xiàn)物理連接實現(xiàn)物理連接l進行網(wǎng)絡信息配置進行網(wǎng)絡信息配置 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗實現(xiàn)物理連接實現(xiàn)物理連接l兩個接口和一根連接線兩個接口和一根連接線l網(wǎng)絡的接口網(wǎng)絡的接口/端口端口l另一端連接著網(wǎng)絡中的集線器、交換機、或路由另一端連接著網(wǎng)絡中的集線器、交換機、或路由器的一個端口

2、器的一個端口l網(wǎng)絡接口卡上的接口網(wǎng)絡接口卡上的接口l網(wǎng)絡接口卡：網(wǎng)絡適配器網(wǎng)絡接口卡：網(wǎng)絡適配器/網(wǎng)卡網(wǎng)卡接入不同的網(wǎng)絡，需要不同的網(wǎng)絡適配器接入不同的網(wǎng)絡，需要不同的網(wǎng)絡適配器負責將信息轉換成相應的電負責將信息轉換成相應的電/光信號發(fā)送出去并光信號發(fā)送出去并翻譯接收到的電翻譯接收到的電/光信號光信號l連接線連接兩個接口連接線連接兩個接口計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗網(wǎng)絡端口網(wǎng)絡端口計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗網(wǎng)卡網(wǎng)卡 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗網(wǎng)線制作網(wǎng)線制作 l材料材料l一根一根/捆雙絞線捆雙絞線l兩個水晶頭兩個水晶頭l一些必要的工具一

3、些必要的工具l如壓線鉗、電纜測試儀如壓線鉗、電纜測試儀計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗線序標準線序標準T568A和和T568B計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗直通線和交叉線直通線和交叉線l直通線直通線l網(wǎng)線兩端的線序都是按照網(wǎng)線兩端的線序都是按照T568A或者或者T568B的順序的順序l連接網(wǎng)卡與集線器或交換機的普通端口連接網(wǎng)卡與集線器或交換機的普通端口l交叉線交叉線l網(wǎng)線一端線序是網(wǎng)線一端線序是568A，另一端是，另一端是568Bl適合連接兩個計算機的網(wǎng)卡，或兩個交換機的普通適合連接兩個計算機的網(wǎng)卡，或兩個交換機的普通端口端口計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學

4、院 張麗制作網(wǎng)線制作網(wǎng)線1剪下所需要長度的雙絞線（至少剪下所需要長度的雙絞線（至少 0.6米，最米，最多不超過多不超過 100米）米）將雙絞線一端的外皮除去將雙絞線一端的外皮除去23厘米厘米按照按照568B標準或者標準或者568A標準把線排好序標準把線排好序計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗制作網(wǎng)線制作網(wǎng)線2將裸露出的雙絞線剪下只剩約將裸露出的雙絞線剪下只剩約 14mm的長度的長度將雙絞線的每一根線依序插入水晶頭的線槽內，將雙絞線的每一根線依序插入水晶頭的線槽內，一直插到線槽的頂端一直插到線槽的頂端用用RJ45壓線鉗用力壓水晶頭壓線鉗用力壓水晶頭用線纜測試儀測試是否連通用線纜測試儀

5、測試是否連通計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗網(wǎng)絡信息配置網(wǎng)絡信息配置 lIP地址地址 l網(wǎng)絡配置網(wǎng)絡配置 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗IP地址地址l主機在網(wǎng)絡中的一個標識號主機在網(wǎng)絡中的一個標識號 lIP協(xié)議定義協(xié)議定義l在網(wǎng)絡層標示主機或設備的地址在網(wǎng)絡層標示主機或設備的地址lIPv4定義的定義的IP地址地址l32位二進制數(shù)位二進制數(shù)l10100010 01101001 11001011 00011000l點十進制表示法點十進制表示法l162.105.203.25計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗IP地址的結構地址的結構l普通地址的結構普通地址的結

6、構l北京市朝陽區(qū)平樂園北京市朝陽區(qū)平樂園100號號 lIP地址分兩部分地址分兩部分l網(wǎng)絡號網(wǎng)絡號l標識主機所在網(wǎng)絡標識主機所在網(wǎng)絡l網(wǎng)絡號部分細分為更小的子網(wǎng)號網(wǎng)絡號部分細分為更小的子網(wǎng)號l子網(wǎng)掩碼指明子網(wǎng)掩碼指明IP地址的網(wǎng)絡號地址的網(wǎng)絡號 l主機號主機號計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗子網(wǎng)掩碼表示方式子網(wǎng)掩碼表示方式l在在IP地址后面加地址后面加“/”，后加網(wǎng)絡號的位，后加網(wǎng)絡號的位數(shù)數(shù)l例：例：162.105.203.25/24l點十進制表示法點十進制表示法l用用32二進制數(shù)表示掩碼二進制數(shù)表示掩碼l掩碼的網(wǎng)絡號部分全為掩碼的網(wǎng)絡號部分全為1，其余為，其余為0l例：前面例：

7、前面24位的子網(wǎng)掩碼為位的子網(wǎng)掩碼為 255.255.255.0 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗IP地址的使用地址的使用l與電話號碼不同與電話號碼不同l電話機是啞終端電話機是啞終端l電話號碼由電信管理局在交換設備中設置電話號碼由電信管理局在交換設備中設置lIP地址需用戶在所用的計算機上設置地址需用戶在所用的計算機上設置l需要計算機來宣稱自己所用的號碼需要計算機來宣稱自己所用的號碼 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗網(wǎng)網(wǎng)絡絡配配置置 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗計算機的計算機的IP地址配置地址配置l每個計算機須有一每個計算機須有一IP地址地址l便于與

8、別的計算機區(qū)分便于與別的計算機區(qū)分l一個網(wǎng)絡接口至少要有一個一個網(wǎng)絡接口至少要有一個IP地址地址l不能與其他計算機重復不能與其他計算機重復l兩種配置方式兩種配置方式l手工配置手工配置l自動獲取自動獲取IP地址地址 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗默認網(wǎng)關默認網(wǎng)關l與計算機在同一子網(wǎng)的網(wǎng)關與計算機在同一子網(wǎng)的網(wǎng)關l網(wǎng)關：網(wǎng)關：Gatewayl一個網(wǎng)絡路由設備，是網(wǎng)絡的出入口一個網(wǎng)絡路由設備，是網(wǎng)絡的出入口l知道怎樣把數(shù)據(jù)包傳送到其他網(wǎng)絡知道怎樣把數(shù)據(jù)包傳送到其他網(wǎng)絡l本網(wǎng)絡的出入口本網(wǎng)絡的出入口l計算機不知道用什么路由來發(fā)送數(shù)據(jù)包時，可把數(shù)計算機不知道用什么路由來發(fā)送數(shù)據(jù)包時，可把

9、數(shù)據(jù)包交給默認網(wǎng)關據(jù)包交給默認網(wǎng)關l地址與計算機的地址與計算機的IP地址多數(shù)的位相同（網(wǎng)絡號）地址多數(shù)的位相同（網(wǎng)絡號）l要從網(wǎng)絡管理員那里獲得要從網(wǎng)絡管理員那里獲得 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗測試網(wǎng)絡連通性測試網(wǎng)絡連通性lPinglTraceroute計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗術語術語l數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)l運送消息的實體運送消息的實體l信號信號l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) l“模擬的模擬的”l代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的 l“數(shù)字的數(shù)字的”l代表消息的參數(shù)的取值是離散的代表消息的參數(shù)的取值是離散的 計計算算機機網(wǎng)

10、網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調制解調器PC 機公用電話網(wǎng)調制解調器數(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 機計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗術語術語l信源信源l信息的發(fā)送者信息的發(fā)送者l信宿信宿l信息的接收者信息的接收者l信道信道l表示向某個方向傳輸信息的媒體表示向某個方向傳輸信息的媒體計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗術語術語l單工通信單工通信l只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互只能有一個方

11、向的通信而沒有反方向的交互l半雙工通信半雙工通信(雙向交替雙向交替)l通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送發(fā)送l全雙工通信全雙工通信l通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗術語術語l碼元碼元l時間軸上的一個信號編碼單元時間軸上的一個信號編碼單元l數(shù)字通信：一個數(shù)字脈沖數(shù)字通信：一個數(shù)字脈沖l模擬通信：載波的某個參數(shù)或某幾個參數(shù)的變化模擬通信：載波的某個參數(shù)或某幾個參數(shù)的變化l碼元速率碼元速率/波特率波特率l信號每秒鐘變化的次數(shù)信號每秒鐘變化的次數(shù)l數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率/比特率比特率l

12、單位時間內傳輸?shù)谋忍財?shù)單位時間內傳輸?shù)谋忍財?shù)計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗術語術語l碼元攜帶的信息量由碼元的狀態(tài)值碼元攜帶的信息量由碼元的狀態(tài)值M決定決定l比特率比特率 = 波特率波特率*log2Ml8種狀態(tài)：種狀態(tài)：1、2、3、8l每個碼元的狀態(tài)，如每個碼元的狀態(tài)，如2，可以表示，可以表示010l每個碼元可以攜帶每個碼元可以攜帶3個比特個比特計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗奈奎斯特定理奈奎斯特定理 l對于一個帶寬為對于一個帶寬為WHz的理想信道，最大碼的理想信道，最大碼元速率為元速率為2Wl比特率比特率 = 波特率波特率*log2Ml最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率 = 2

13、W log2M（bps）lM：碼元的狀態(tài)值：碼元的狀態(tài)值計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗香農(nóng)定理香農(nóng)定理 l帶寬受限且有噪聲干擾的信道的極限、無帶寬受限且有噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率差錯的信息傳輸速率lC = W log2(1+S/N) bps lW 為信道的帶寬（以為信道的帶寬（以 Hz 為單位）為單位）lS 為信道內所傳信號的平均功率為信道內所傳信號的平均功率lN 為信道內部的高斯噪聲功率為信道內部的高斯噪聲功率l實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少香農(nóng)的極限傳輸速率低不少計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)

14、大學軟件學院 張麗編碼與調制編碼與調制l數(shù)字數(shù)字-數(shù)字編碼數(shù)字編碼l用數(shù)字信號表示數(shù)字數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示數(shù)字數(shù)據(jù)l模擬模擬-數(shù)字編碼數(shù)字編碼l模擬信號數(shù)字化模擬信號數(shù)字化l數(shù)字數(shù)字-模擬調制模擬調制l基于以數(shù)字信號表示的數(shù)字數(shù)據(jù)來改變模擬信基于以數(shù)字信號表示的數(shù)字數(shù)據(jù)來改變模擬信號特征的過程號特征的過程l模擬模擬-模擬調制模擬調制l將模擬信號調制到高頻載波信號上，以便遠距將模擬信號調制到高頻載波信號上，以便遠距離傳輸離傳輸計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗數(shù)字數(shù)字-數(shù)字編碼數(shù)字編碼l曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼l差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院

15、張麗曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼l將每一個碼元再分成兩個相等的間隔將每一個碼元再分成兩個相等的間隔l碼元碼元1是在前一個間隔為高電平而后一個間是在前一個間隔為高電平而后一個間隔為低電平隔為低電平l碼元碼元0則正好相反，從低電平變到高電平則正好相反，從低電平變到高電平l保證在每一個碼元的正中間出現(xiàn)一次電平保證在每一個碼元的正中間出現(xiàn)一次電平的轉換，對接收端的提取位同步信號有利的轉換，對接收端的提取位同步信號有利l所占的頻帶寬度比原始的基帶信號增加一所占的頻帶寬度比原始的基帶信號增加一倍倍計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼l若碼元為若碼元為1，則其前半個碼元

16、的電平與上一，則其前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平一樣個碼元的后半個碼元的電平一樣l若碼元為若碼元為0，則其前半個碼元的電平與上一，則其前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相反個碼元的后半個碼元的電平相反l不論碼元是不論碼元是1或或0，在每個碼元的正中間的，在每個碼元的正中間的時刻，一定要有一次電平的轉換時刻，一定要有一次電平的轉換l需要較復雜的技術需要較復雜的技術l獲得較好的抗干擾性能獲得較好的抗干擾性能計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗模擬模擬-數(shù)

17、字編碼數(shù)字編碼l脈沖振幅調制脈沖振幅調制PAMl數(shù)字化的第一步數(shù)字化的第一步l脈沖信號的幅度隨模擬信號變化脈沖信號的幅度隨模擬信號變化l脈沖編碼調制脈沖編碼調制PCMl對模擬信號采樣對模擬信號采樣l將采樣結果量化，得到二進制數(shù)據(jù)將采樣結果量化，得到二進制數(shù)據(jù)l采用數(shù)字采用數(shù)字-數(shù)字編碼技術轉換成二進制信號數(shù)字編碼技術轉換成二進制信號計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗PCM 轉化過程轉化過程ABCDBACD模擬話音模擬話音采樣時鐘采樣時鐘PAM PAM 信號信號PCM PCM 信號信號采樣電路采樣電路量化和比較量化和比較數(shù)字化聲音數(shù)字化聲音計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張

18、麗數(shù)字數(shù)字-模擬調制模擬調制l調幅調幅(AM)l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 l調頻調頻(FM)l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l調相調相(PM) l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)字信號而變化計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗010011100基帶信號調幅調頻調相數(shù)字數(shù)字-模擬調制模擬調制計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗數(shù)字數(shù)字-模擬調制模擬調制l調幅調幅l載波的振幅隨調制信號而變化載波的振幅隨調制信號而變化 l調頻調頻l載波的頻率隨調制信號而變化載波的頻率隨調制信號而變化l調相調

19、相l(xiāng)載波的初始相位隨調制信號而變化載波的初始相位隨調制信號而變化計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗載波載波調制正弦波信號調制正弦波信號調幅波調幅波調相波調相波調頻波調頻波計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗傳輸介質傳輸介質l雙絞線雙絞線l同軸電纜同軸電纜l光纖光纖l電磁波電磁波計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗雙絞線（雙絞線（Twisted pair）l銅線：兩根線繞在一起，減少電磁干擾銅線：兩根線繞在一起，減少電磁干擾l無屏蔽雙絞線（無屏蔽雙絞線（UTP, Unshielded ）l屏蔽雙絞線（屏蔽雙絞線（STP）l成本低成本低銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯

20、套層屏蔽層絕緣層絕緣層無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗同軸電纜（同軸電纜（coaxial cable）l屏蔽性好屏蔽性好l傳輸距離長，速率高傳輸距離長，速率高l50， 75l有線電視有線電視外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內導體同軸電纜計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗光線在光纖中的折射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） 包層纖芯計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗光纖的工作原理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>

21、全反射計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗輸入脈沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與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計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗光纖種類光纖種類l多模光纖多模光纖l多個不同的光束以不同的反射角傳播，每束光多個不同的光束以不同的反射角傳播，每束光都有不同的模式。都有不同的模式。l單模光纖單模光纖l光纖直徑足夠小，光線不反射，按照直線傳播光纖直徑足夠小，光線不反射，按照直線傳播計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗光纖傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)l光源光源l發(fā)光二極管（發(fā)光二極管（LED）l半導體激光半導體激光l傳輸介質傳輸介質l單模光纖單模光

22、纖l多模光纖多模光纖l檢測器檢測器l光敏二極管光敏二極管計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗無線傳輸無線傳輸l無線電無線電l可穿透墻壁，全方向，被雨水吸收，易受干擾可穿透墻壁，全方向，被雨水吸收，易受干擾l微波微波l直線傳播，不能穿透建筑物，能被雨水吸收直線傳播，不能穿透建筑物，能被雨水吸收l紅外線紅外線l短距離通信，不能穿過固體短距離通信，不能穿過固體l光波光波l激光，成本低，不能透過雨和霧激光，成本低，不能透過雨和霧計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗電磁波譜及應用電磁波譜及應用無線電無線電微波微波紅外光紅外光X射線射線伽瑪射線伽瑪射線紫外紫外光光100 102 104

23、 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 f(Hz)104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016波段波段 LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF同軸電纜雙絞線衛(wèi)星AM無無線線FM無線TV光纖陸地微波可見光電磁頻譜及在通信中的使用計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗共享信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復用分用不使用復用技術不使用復用技術使用復用技術信道復用信道復用l在一條物理通信線路上建立多條邏輯通信在一條物理

24、通信線路上建立多條邏輯通信信道，同時傳輸若干路信號的技術信道，同時傳輸若干路信號的技術計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗信道復用信道復用l頻分復用頻分復用 FDMl時分復用時分復用TDMl統(tǒng)計時分復用統(tǒng)計時分復用 STDMl波分復用波分復用 WDMl碼分復用碼分復用 CDM計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗頻分復用頻分復用 FDMlFrequency Division Multiplexingl用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終占用該頻帶始至終占用該頻帶l在同樣的時間占用不同的帶寬資源在同樣的時間占用不同的帶寬資源l“

25、帶寬帶寬”是頻率帶寬，不是數(shù)據(jù)發(fā)送速率是頻率帶寬，不是數(shù)據(jù)發(fā)送速率 頻率時間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗時分復用時分復用TDMlTime Division Multiplexingl將時間劃分為一段段等長的將時間劃分為一段段等長的時分復用幀時分復用幀（TDM 幀）幀）l用戶在每個用戶在每個 TDM 幀中占用固定序號的時隙幀中占用固定序號的時隙lTDM 信號也稱為信號也稱為等時等時(isochronous)信號信號l用戶在不同的時間占用用戶在不同的時間占用同樣的同樣的頻帶寬度頻帶寬度計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗頻率時間B

26、 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 幀時分復用時分復用計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗頻率時間C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復用時分復用計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復用時分復用計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗時分復用時分復用l可能會造成線路資

27、源的浪費可能會造成線路資源的浪費l計算機數(shù)據(jù)突發(fā)性，分配子信道的利用率不高ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復用幀個時分復用幀#1acbcd時分復用時分復用#2#3#4用戶用戶計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗統(tǒng)計時分復用統(tǒng)計時分復用 STDMlStatistic TDMl異步時分復用異步時分復用用戶用戶ABCDabcdttttt3 個個 STDM 幀幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計時分復用統(tǒng)計時分復用計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗波分復用波分復用 WDMl光的頻分復用光的頻分復用 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1

28、553 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 Gb/s復復用用器器分分用用器器EDFA120 km光調制器光調制器光解調器光解調器計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗碼分復用碼分復用 CDMl碼分多址碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)l用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，彼此用戶使用經(jīng)過特殊挑選

29、的不同碼型，彼此不干擾不干擾l發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜發(fā)送的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)類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)l碼片碼片(chip)l每一個比特時間劃分為每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔個短的間隔計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗碼分復用碼分復用 CDMl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l(wèi)比特比特 1：發(fā)送自己的：發(fā)送自己的 m bit 碼片序列碼片序列l(wèi)比特比特 0：發(fā)送碼片序列的二進制反碼：發(fā)送碼片序列的二進制反碼lS 站的站的 8 bit 碼片序列碼片序列 00011011l比特比特

30、 1 ：就發(fā)送序列：就發(fā)送序列 00011011l比特比特 0 ：發(fā)送序列：發(fā)送序列 11100100lS 站的碼片序列：站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗碼分復用碼分復用 CDMl每站碼片序列必須不同每站碼片序列必須不同l必須互相正交必須互相正交(orthogonal)l使用偽隨機碼序列使用偽隨機碼序列計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗碼片序列的正交關系碼片序列的正交關系l向量向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量的碼片向量l T 表示其他任何站的碼片向量表示其他任何站的碼片向量 l向量向量 S 和和T 的規(guī)格化

31、內積是的規(guī)格化內積是 0011miiiTSmTS 正交正交 向量向量 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)計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗碼片序列的正交關系碼片序列的正交關系l任一碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化任一碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是內積都是1l碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內積值是積值是 1mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗S 站的碼片序列 S110ttttttm 個碼

32、片tS 站發(fā)送的信號 SxT 站發(fā)送的信號 Tx總的發(fā)送信號 Sx + Tx規(guī)格化內積 S Sx規(guī)格化內積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA 的工作原理的工作原理計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗物理層接口的特性物理層接口的特性 l機械特性機械特性l指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目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和排列、固定和鎖定裝置等等l電氣特性電氣特性l指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍l功能特性功能特性l指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何

33、種意義意義l過程特性過程特性l指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗典型的物理層標準接口典型的物理層標準接口EIA RS-232-Cl機械特性機械特性l25芯連接器，芯連接器，DTE為插頭，為插頭，DCE為插座。為插座。l電氣特性電氣特性l采用非平衡型電氣特性，低于采用非平衡型電氣特性，低于-3V為為“1”，高，高于于+4V為為 “0”，最大，最大 20Kbps，最長，最長15ml非平衡傳輸（非平衡傳輸（unbalanced transmission）：）：所有電路共享一個公用的地線所有電路共享一個公用的地線l平衡傳輸（平衡傳輸（balanced transmission）：每個）：每個主要電路需要兩根線，沒有公用的地線主要電路需要兩根線，沒有公用的地線計計算算機機網(wǎng)網(wǎng)絡絡北京工業(yè)大學軟件學院 張麗典型的物理層標準接口典型的物理層標準接口EIA RS-232-Cl功能特性功能特性l定義了定義了21條線，許多子集，基本與條線，許多子集，基本與CCITT V.24兼容兼容l規(guī)程特性規(guī)程特性l對不同的功能子集，有不同的規(guī)程對不同的功能子集，有不同的規(guī)程lRS-232-C 有