物理層傳輸介質(zhì)與數(shù)據(jù)通信全套ppt

第二章物理層傳輸介質(zhì)與數(shù)據(jù)通信物理層定義了為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號(hào)的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。3物理層傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)通信4物理層物理層發(fā)送方接收方傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)實(shí)際上位于物理層以下，由物理層直接控制。線纜或自由空間傳輸介質(zhì):是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分之一， 是數(shù)據(jù)傳輸中收發(fā)雙方的物理通路，其特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的通信速度和通信量都有很大影響。5傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜無線傳輸介質(zhì)空間：無線電、微波、紅外線光纜有線傳輸介質(zhì)（導(dǎo)向）：雙絞線、同軸電纜、光纖無線傳輸介質(zhì)（非導(dǎo)向）：自由空間（無線電、微波、紅外線）傳輸介質(zhì)：分類6物理特性：傳輸介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)、特征阻抗等。傳輸特性：傳輸模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，帶寬等。連通特性：適合于點(diǎn)到點(diǎn)還是多點(diǎn)連接。傳輸范圍：各點(diǎn)間允許的最大傳輸距離。抗干擾性：抗噪聲、電磁干擾的能力。價(jià)格：包括安裝與維護(hù)的價(jià)格。傳輸介質(zhì)：幾個(gè)指標(biāo)7雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線按照規(guī)則絞合在一起。傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣層外套8雙絞線一般采用銅制，可以傳輸數(shù)字和模擬信號(hào)。每個(gè)長度單位內(nèi)的絞合數(shù)決定了電纜的質(zhì)量，絞合數(shù)越多，質(zhì)量越好。雙絞線多用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接?？垢蓴_性較差價(jià)格比較便宜傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable9雙絞線根據(jù)絞合密度分為七類，密度越高質(zhì)量越好。

1類質(zhì)量最低，7類質(zhì)量最高，目前用的最多是5類，如586A和586B。分類 帶寬 數(shù)據(jù)速率 數(shù)字/模擬 用途1 很低 <100Kbps 模擬 2 <2MHz 2Mbps 模擬/數(shù)字 T-1線路3 16MHz 10Mbps 數(shù)字 LANs4 20MHz 20Mbps 數(shù)字 LANs5 100MHz 100Mbps 數(shù)字 LANs6 200MHz 1000Mbps 數(shù)字 LANs7 600MHz 1000Mbps數(shù)字 LANs目前LAN使用的雙絞線的速率在100Mbps到1Gbps之間。傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable10雙絞線的分類：

屏蔽雙絞線（STP，Shieldedtwisted-pair）

非屏蔽雙絞線（UTP,unshieldedtwisted-pair）屏蔽雙絞線以鋁箔屏蔽，以減少干擾和串音，質(zhì)量好但更笨重更昂貴。非屏蔽雙絞線（常用）雙絞線外沒有任何附加屏蔽傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable115類雙絞線的連接器:RJ45水晶頭

使用雙絞線組網(wǎng)，要安裝RJ45水晶頭才可與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接。傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircableRJ45引腳13T568A：

白綠／綠／白橙／藍(lán)／白藍(lán)／橙／白棕／棕T568B：

白橙／橙／白綠／藍(lán)／白藍(lán)／綠／白棕／棕傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable14

一端568B：白橙／橙／白綠／藍(lán)／白藍(lán)／綠／白棕／棕

一端568B：白橙/橙／白綠／藍(lán)／白藍(lán)／綠／白棕／棕直通線的線序（最常用）傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable15交叉線的線序一端568A：白綠／綠／白橙／藍(lán)／白藍(lán)／橙／白棕／棕

一端568B：白橙/橙／白綠／藍(lán)／白藍(lán)／綠／白棕／棕

傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable16直通線用途：（最常用）（計(jì)算機(jī)，路由器）連（交換機(jī)，集線器）直通線：即兩個(gè)水晶頭都使用T568B交叉線用途：

(計(jì)算機(jī)，路由器）連（計(jì)算機(jī)，路由器）

(集線器，交換機(jī)）連（集線器，交換機(jī)）交叉線：一個(gè)水晶頭使用T568A，另一個(gè)使用T568B現(xiàn)在很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口是直通線與交叉線自適應(yīng)的傳輸介質(zhì)：雙絞線Twisted-paircable17兩個(gè)同心的銅導(dǎo)線，一個(gè)空心金屬圓柱體（外導(dǎo)體）和一根硬導(dǎo)線（內(nèi)導(dǎo)體）按同軸構(gòu)成，內(nèi)外導(dǎo)體間有絕緣層。同軸電纜的抗干擾性比雙絞線強(qiáng)，可以傳輸更高頻率的信號(hào)，但是價(jià)格比雙絞線貴。傳輸介質(zhì)：同軸電纜Coaxialcable銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套18同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜基帶同軸電纜用于傳輸數(shù)字信號(hào)，阻抗50，一般用于局域網(wǎng)連接。又可分為細(xì)纜和粗纜：細(xì)纜用戶間連接，粗纜用于主干連接寬帶同軸電纜用于傳輸模擬信號(hào)，阻抗75，一般用于有線電視信號(hào)的傳輸。傳輸介質(zhì)：同軸電纜Coaxialcable19總線型LANBNCT型連接器每段最大長度500m每段最多站點(diǎn)數(shù)100兩站點(diǎn)間最短距離2.5mBNC終接器傳輸介質(zhì)：同軸電纜Coaxialcable20同軸電纜的連接器常用三種類型：BNC連接器：用于將電纜的一端連接到設(shè)備，如電視機(jī)上。BNCT型連接器：用于局域網(wǎng)，從主線路分支以連接計(jì)算機(jī)。BNC終接器：用于電纜的末端，以防止信號(hào)反射。BNC連接器BNCT型連接器BNC終接器傳輸介質(zhì)：同軸電纜Coaxialcable傳輸介質(zhì)：光纖Fiber22光纖的芯由玻璃構(gòu)成的，傳輸光信號(hào)。應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)主干中，還有千兆、萬兆以太網(wǎng)中。玻璃光纖：封套是玻璃，損耗小成本高，用于遠(yuǎn)距離寬帶傳輸。塑料光纖：封套是塑料，損耗大成本低，用于近距離寬帶傳輸。傳輸介質(zhì)：光纖Fiber封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套封套外殼23光纖的特點(diǎn)：信號(hào)衰減少，可以無中繼遠(yuǎn)距離傳輸；帶寬大，傳輸速率高，傳輸能力強(qiáng)；由于傳輸信號(hào)是光而非電氣信號(hào)，因此不受電磁的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，無輻射，保密性好；重量輕，容量大，非常適合多媒體通信。缺點(diǎn)：光纖精確地連接需要較高的技術(shù)；

單向傳播，要實(shí)現(xiàn)雙向則需要兩根光纖。如果光纖斷裂，很難檢測和修復(fù)。若干年將會(huì)繼續(xù)使用的介質(zhì)傳輸介質(zhì)：光纖Fiber24光纖類型：

多模光纖Multi-modefiberMMF

性能稍差，價(jià)格稍低單模光纖Single-modefiberSMF性能較好，成本最高多模MMF

單模SMF直徑:8/125、9/125、10/125μm直徑:50/125、62.5/125μm多束光線以不同的反射角傳播單束光線沿直線傳播傳輸介質(zhì)：光纖Fiber25光纖的連接器：方頭插拔：圓頭螺口：傳輸介質(zhì)：光纖Fiber26無線傳輸不使用物理導(dǎo)體傳輸電磁波，信號(hào)通過自由空間傳播。電離層電離層電離層地表傳播天空傳播視線傳播傳輸介質(zhì)：自由空間（無線傳輸）27無線傳輸介質(zhì)可以解決有線傳輸介質(zhì)難以架設(shè)的問題，如通過高山或島嶼等環(huán)境。無線傳輸無線電波微波紅外線無線電波：用于多播通信，如收音機(jī)、電視以及尋呼系統(tǒng)。中播，短播。微波：用于單播通信，如移動(dòng)、衛(wèi)星通信和無線局域網(wǎng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。紅外線：可以在封閉區(qū)域用于短距離通信，使用視線傳播，如遙控器。傳輸介質(zhì)：無線傳輸傳輸范圍：各點(diǎn)間允許的最大傳輸距離。1554nm4數(shù)據(jù)具體的物理表現(xiàn)。1555nm5C和D通話只經(jīng)過一個(gè)本地交換機(jī)全雙工（FullDeplex）：信號(hào)可以雙向同時(shí)傳輸，需要兩條信道。舉例：高速公路，不同的車道一般計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用此種編碼，因?yàn)閮?nèi)部受統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)控制；把向量S和T的各分量值代入上式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。累積誤差導(dǎo)致一位數(shù)據(jù)被重復(fù)采樣兩次。與報(bào)文交換相似，只是將報(bào)文分為若干個(gè)定長的分組，每個(gè)分組為一個(gè)子報(bào)文信息Information數(shù)據(jù)按位組為單位以時(shí)間為序傳輸，多個(gè)信道。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，使用每秒傳輸多少位（比特）作為帶寬的計(jì)量單位，又可分為細(xì)纜和粗纜：細(xì)纜用戶間連接，粗纜用于主干連接旅行隊(duì)模擬:車=位；28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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動(dòng)無線電傳輸介質(zhì)：電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜

無線傳輸所使用的頻段很廣29地面微波兩個(gè)地面站之間傳送速率低，幾百kb/s傳輸距離：50-100km數(shù)字微波接力站與天線的高度有關(guān)，與信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)，與氣象條件有關(guān)。地面站之間的直視線路微波傳送塔地球傳輸介質(zhì)：無線傳輸30衛(wèi)星微波與地面站相對(duì)固定位置使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球傳輸距離很遠(yuǎn)傳播延遲時(shí)間長地面站需要發(fā)射很強(qiáng)的信號(hào)，對(duì)地面站要求高?，F(xiàn)在使用VSAT甚小孔徑衛(wèi)星終端Verysmallaperturesatelliteterminals,使得中小用戶用的起衛(wèi)星傳播。離地球表面36,000公里地球270ms延遲傳輸介質(zhì)：無線傳輸衛(wèi)星通信是利用位于3萬6千公里高空的人造地球衛(wèi)星作為太空無人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星通信能克服地面微波通信的距離限制,最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn),且通信費(fèi)用與距離無關(guān)。VSAT網(wǎng)通常由一個(gè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、一個(gè)大型主站和大量的VSAT小站組成，能單雙向傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)。如各國的大使館與國內(nèi)之間的通信都是通過VSAT來通信的。數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)比較傳輸介質(zhì)帶寬速率/工作頻帶性能傳輸距離價(jià)格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s較好模擬：10km數(shù)字：500m低模擬/數(shù)字信號(hào)傳輸50Ω銅軸電纜75Ω銅軸電纜基帶10Mb/s較好＜3km低基帶數(shù)字信號(hào)寬帶≤450MHz較好100km中模擬、數(shù)據(jù)、音頻光纖寬帶49Gb/s很好2km以上高高微波寬帶4～6GHz好幾百km中等中等衛(wèi)星寬帶1～10GHz很好18000km高高以上介紹了雙絞線、同軸電纜、光纖、微波、衛(wèi)星通信5種介質(zhì)，其區(qū)別如下：33物理層傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)通信34調(diào)制解調(diào)器主機(jī)公用網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)主機(jī)數(shù)據(jù)通信:信號(hào)傳輸傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器輸出信息35數(shù)據(jù)Data傳送信息的實(shí)體(話音數(shù)據(jù)、二進(jìn)制數(shù)據(jù))

信息Information 數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號(hào)Signal 數(shù)據(jù)具體的物理表現(xiàn)。（電信號(hào)，光，無線電磁波）

它使數(shù)據(jù)能以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸。信號(hào)有：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)通信:信號(hào)36模擬信號(hào)時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值。信號(hào)中沒有斷開或不連續(xù)的地方。數(shù)字信號(hào)時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。最常見的是二值信號(hào)。數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)據(jù)通信:信號(hào)37信道(Channel)：傳送信號(hào)的線路(或通路)。有模擬信道和數(shù)字信道之分。傳輸介質(zhì)與信道是不同范疇的概念；傳輸介質(zhì)是指傳送信號(hào)的物理載體；信道則提供了傳輸某種信號(hào)所需的帶寬，體現(xiàn)介質(zhì)的邏輯特性；一條傳輸介質(zhì)可能同時(shí)提供多個(gè)信道；一個(gè)信道也可能由多個(gè)傳輸介質(zhì)級(jí)聯(lián)而成。傳輸介質(zhì)與信道的區(qū)別DEMUXMUX信源信宿1條傳輸介質(zhì)3個(gè)信道共享數(shù)據(jù)通信:信道38串行傳輸：

數(shù)據(jù)按位為單位以時(shí)間為序傳輸，一個(gè)信道。并行傳輸：

數(shù)據(jù)按位組為單位以時(shí)間為序傳輸，多個(gè)信道。

并行通信比串行通信速率快。

011110011110數(shù)據(jù)通信：信道39單工（Simplex）：信號(hào)單向傳輸。如：廣播、電視。半雙工（HalfDuplex）：信號(hào)可以雙向交替?zhèn)鬏?，但不能在同一時(shí)刻。如：對(duì)講機(jī)。全雙工（FullDeplex）：信號(hào)可以雙向同時(shí)傳輸，需要兩條信道。如：。SimplexHalfdeplexFulldeplex數(shù)據(jù)通信:信道工作方式40模擬傳輸：以模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)。

不關(guān)心傳輸信號(hào)的內(nèi)容，只關(guān)心怎么減少信號(hào)的衰減和失真；長距離傳輸時(shí)，采用信號(hào)放大器放大衰減的信號(hào)；

信號(hào)放大器其對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡單的放大，但同時(shí)也放大了疊加在

原始信號(hào)中的噪聲，即放大了信號(hào)的失真。數(shù)字傳輸：以數(shù)字信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)。

關(guān)心傳輸信號(hào)的內(nèi)容；長距離傳輸時(shí)，采用轉(zhuǎn)發(fā)器；

轉(zhuǎn)發(fā)器收到信號(hào)識(shí)別后,再重新生成新的信號(hào)發(fā)送出去，不累計(jì)噪聲，可消除躁聲的累積。數(shù)字傳輸質(zhì)量好：抗干擾能力強(qiáng)、可以控制差錯(cuò)、便于計(jì)算機(jī)處理、保密性強(qiáng)。現(xiàn)在傳輸主干網(wǎng)絡(luò)中（長距離傳輸）都采用數(shù)字傳輸，僅不得已時(shí)采用模擬傳輸。數(shù)據(jù)通信：數(shù)據(jù)傳輸41不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸情況數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)信號(hào)：模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)信道：模擬信道數(shù)字信道數(shù)據(jù)通信:信號(hào)傳輸42調(diào)制與解調(diào)編碼解碼數(shù)字信號(hào)發(fā)送方接收方調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)模擬信號(hào)發(fā)送方接收方編碼與解碼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)載波數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信:信號(hào)傳輸43三種常用的調(diào)制技術(shù)（二元制調(diào)制）：幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)基本原理：用載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。

載波S(t)=Acos(t+)

調(diào)制就是使A、或隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。S(t)的參量包括：幅度A、頻率、初相位數(shù)據(jù)通信:信號(hào)調(diào)制44幅移鍵控ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和1頻移鍵控FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1相移鍵控PSK：用載波的起始相位的變化表示0和100110100010ASKFSKPSK數(shù)據(jù)通信:信號(hào)調(diào)制45不歸零碼(NRZ，Non-ReturntoZero)

二進(jìn)制數(shù)字0、1分別用兩種電平來表示：

高電平表示1，低電平表示0。

缺點(diǎn)：存在發(fā)送方和接收方的同步問題。一般計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用此種編碼，因?yàn)閮?nèi)部受統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)控制；而在網(wǎng)絡(luò)中連續(xù)發(fā)送1或0時(shí)，如雙方時(shí)鐘有誤差易產(chǎn)生錯(cuò)誤。把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成某種數(shù)字信號(hào)。常見有兩類：不歸零編碼曼徹斯特編碼（差分曼徹斯特編碼）數(shù)據(jù)通信：信號(hào)編碼46數(shù)字編碼的波形圖01001100011時(shí)鐘不歸零碼數(shù)據(jù)通信：信號(hào)編碼累積誤差導(dǎo)致一位數(shù)據(jù)被重復(fù)采樣兩次。48曼徹斯特編碼(ManchesterCode)用電壓的變化表示0和1。規(guī)定在每個(gè)信號(hào)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(gè)信號(hào)中間的跳變?cè)诮邮斩丝蓪⑵涮崛〕鰜碜鳛橥叫盘?hào)。因此，這種編碼也稱為自同步碼(Self-SynchronizingCode)。

在網(wǎng)絡(luò)中常用：每個(gè)bit中間有跳變，等于信號(hào)攜帶了時(shí)鐘。缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬。信號(hào)傳輸速率（波特率）是數(shù)據(jù)傳輸速率的2倍。差分曼徹斯特編碼(Differential～)每個(gè)信號(hào)的中間仍要發(fā)生跳變；用信號(hào)開始處有無跳變來表示0和1；有跳變?yōu)?，無跳變?yōu)?。數(shù)據(jù)通信：信號(hào)編碼0000111111（3）曼徹斯特編碼(Manchester)每位中間有一個(gè)電平跳變，該跳變既作為數(shù)據(jù)，又作為時(shí)鐘同步信號(hào)。0:從低電位變化到高電位1:從高電位變化到低電位1111000000（4）差分曼徹斯特編碼(DifferentialManchester)每位中間有跳變。每位開始時(shí)無跳變表示1，有跳變表示051基帶信號(hào)：將二進(jìn)制數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼變成數(shù)字信號(hào)。

基帶傳輸：基帶信號(hào)不調(diào)制，直接在信道上傳輸。應(yīng)用：局域網(wǎng)。頻帶傳輸：將基帶信號(hào)調(diào)制后，形成模擬信號(hào)，在信道上傳輸。寬帶傳輸：將基帶信號(hào)調(diào)制后，形成模擬信號(hào)，然后采用頻分多路復(fù)用技術(shù)在共享邏輯信道上傳輸，實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸。應(yīng)用：有線電視、ADSL、衛(wèi)星通信

寬帶傳輸分為多個(gè)信道，模擬和數(shù)字信號(hào)可混合使用，但通常需要解決數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)膯栴}?；旌瞎饫|HFC中，450~550MHz是電視信號(hào)，550~750MHz是數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)通信：數(shù)據(jù)傳輸52實(shí)際的信道（帶寬受限、噪聲、干擾）輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形(失真不嚴(yán)重)輸入信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、噪聲、干擾）輸出信號(hào)波形(失真嚴(yán)重)任何實(shí)際的信道都是不理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。數(shù)據(jù)通信:信道極限速率53Shannon定理/香農(nóng)定理在有噪聲的信道中，當(dāng)帶寬為WHz,信噪比為S/N，

S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率； N為信道內(nèi)部的噪聲的平均功率。信道極限傳輸速率=Wlog2（1+S/N）bps日常生活中，信噪比常用分貝（dB）表示，則：分貝（dB）=10log10S/N例如：噪聲為30dB，則信噪比為S/N=1000數(shù)據(jù)通信:信道極限速率54例如：在有噪聲的信道中，當(dāng)帶寬為100MHz,信噪比為30dB，求信號(hào)最大傳輸速率是多少？解：根據(jù)香農(nóng)定理,

信號(hào)最大傳輸速率=Wlog2（1+S/N）=100Mlog2（1+1000）=1000Mbps這是在噪聲信道中傳輸速率的極限，實(shí)際上是不可能達(dá)到的。說明：實(shí)際信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率比香農(nóng)的極限傳輸速率低。數(shù)據(jù)通信:信道極限速率2-55FDM頻分復(fù)用把金屬線路的頻帶（Hz）劃分為若干個(gè)子頻帶，每路信號(hào)占用一個(gè)子頻段。每個(gè)子頻段在功能上就是一個(gè)信道。子頻帶間應(yīng)留有防護(hù)頻帶，以保證各個(gè)子頻帶互相隔離不會(huì)干擾。舉例：高速公路，不同的車道多路復(fù)用技術(shù)頻率時(shí)間子頻帶1子頻帶2子頻帶3子頻帶4子頻帶52-56CH2CH1CH3原頻帶CH1CH2CH3移頻后頻帶MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用信號(hào)f復(fù)用器0404kHz48kHz812kHz012假定：一路語音信號(hào)占用的帶寬是4kHz，要將三路語音合并到一條帶寬為12kHz(0kHz~12kHz)的鏈路。FDM頻分復(fù)用2-57WDM:是合并多路光信號(hào)的多路復(fù)用技術(shù)。波分復(fù)用原理（光的頻分復(fù)用）將光纖的整個(gè)波段劃分為若干個(gè)子波段，每路信號(hào)占用一個(gè)子波段來進(jìn)行傳輸。（用于高速傳輸?shù)墓饫|）F2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1棱柱/衍射光柵WDM波分復(fù)用

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm1310nm82.5Gb/s20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器DWDM密集波分復(fù)用時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀。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。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。TDM時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀TDM時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀TDM時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀TDM時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀TDM時(shí)分復(fù)用ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶時(shí)分復(fù)用可能造成線路資源浪費(fèi)：使用時(shí)分復(fù)用傳送計(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，用戶對(duì)分配到的信道的利用率一般不高。

統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用CDM常用的名詞是CDMA

(CodeDivisionMultipleAccess，碼分多址)，用于3G無線移動(dòng)通信。抗干擾能力強(qiáng)，可靠，安全保密，系統(tǒng)容量大，輻射低。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為

m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit

碼片序列(chipsequence)。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送碼片序列的二進(jìn)制反碼。例如，S站的8bit碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時(shí)，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時(shí)，就發(fā)送序列11100100。CDMA的重要特點(diǎn)S站的碼片序列的向量表示：(–1–1–1+1+1–1+1+1)每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，還必須互相正交(orthogonal)。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(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積都是0：碼片序列的正交關(guān)系舉例令向量S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的各分量值代入上式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。任一個(gè)碼片向量和自己的規(guī)格化內(nèi)積是1。任一個(gè)碼片向量和自身反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積是–1。

正交關(guān)系的另一重要特性CDMA工作原理S站的碼片序列S110ttttttS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx疊加信號(hào)R=Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

RS站要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送端接收端-1-1-1+1+1-1+1+1+1+1+1-1-1+1-1-1-2-200+20+20-1-1-1+1+1-1+1+1-2-200+20+20+2+200-20-2011-1110交換技術(shù)電路交換（）報(bào)文交換（電報(bào)）分組交換電路交換和分組交換電路交換在數(shù)據(jù)傳輸前，必須建立端到端的連接一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，必須重新建立連接連接建立后，數(shù)據(jù)的傳輸沒有額外的延時(shí)數(shù)據(jù)中不必包含地址域，僅需較短的虛電路號(hào)數(shù)據(jù)按序傳輸，但信道的使用率較低適合長時(shí)間傳輸大批量的數(shù)據(jù)，如流數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)討論的是電路交換和分組交換…

交換機(jī)電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例C和D通話只經(jīng)過一個(gè)本地交換機(jī)通話在C到D的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換和分組交換（續(xù)）分組交換在數(shù)據(jù)傳輸前，不必建立端到端的連接只要下一個(gè)節(jié)點(diǎn)空閑，即可傳輸信道的使用率較高數(shù)據(jù)的傳輸采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，延時(shí)不可估計(jì)數(shù)據(jù)中必須包含地址域接收到的分組不一定按序，可能還需重組適合傳輸文本型數(shù)據(jù)分組交換與報(bào)文交換相似，只是將報(bào)文分為若干個(gè)定長的分組，每個(gè)分組為一個(gè)子報(bào)文每個(gè)分組中必須包含目的地址,并采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制線路的利用率較高由于采用store-forward機(jī)制，所以在數(shù)據(jù)傳輸過程中，除了信號(hào)傳播的延時(shí)之外，還有存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)，而且可能延時(shí)較大，且不可估計(jì)每個(gè)中間站點(diǎn)必須有緩存，但由于報(bào)文大小固定，所以緩存通常在內(nèi)存中設(shè)置接收分組和發(fā)送分組的順序可能不一致，并且可能還需要重組因特網(wǎng)的核心部分因特網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來的路由器組成，而主機(jī)處在因特網(wǎng)的邊緣部分。在因特網(wǎng)核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機(jī)接入到核心部分則通常以相對(duì)較低速率的鏈路相連接。主機(jī)的用途是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可以和其他主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分組交換的。H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)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！路由器主機(jī)注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組路由器主機(jī)在路由器

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在路由器

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口路由器在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。路由器處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

主機(jī)和路由器的作用不同主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。路由器對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付目的主機(jī)。分組交換的優(yōu)點(diǎn)高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。可靠

保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來的問題分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理

并非完全新的概念在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(messageswitching)。報(bào)文交換的時(shí)延較長，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)比特流直達(dá)終點(diǎn)報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組分組分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)虛電路交換將電路交換的概念引入到分組傳輸虛電路連接的建立

傳輸方發(fā)起連接請(qǐng)求，中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑信息建立交換表，在交換表內(nèi)，節(jié)點(diǎn)為連接分配一個(gè)虛電路號(hào)，并與輸出端口號(hào)相關(guān)聯(lián)，表示用戶信息從該端口輸入，立即從相關(guān)聯(lián)的輸出端口輸出到下一節(jié)點(diǎn)虛電路連接的傳輸

分組中沒有目的地址，只有虛電路號(hào)，接收分組時(shí)只檢查其頭部，一旦得到其虛電路號(hào)，則立即查交換表，轉(zhuǎn)發(fā)至適當(dāng)?shù)亩丝冢ǚ莝tore-forward

）虛電路連接的拆除信元交換將分組分成固定長的單元—信元，并用虛電路方式交換ATM網(wǎng)用這種交換方式數(shù)據(jù)通信基本概念信號(hào)和信道位同步和幀同步數(shù)據(jù)的編碼串行和并行采樣和量化復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)的傳輸交換技術(shù)3-94計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)-95在傳統(tǒng)通信工程中，帶寬指信道或信號(hào)的頻率上界與下界的差值，以赫茲（Hz）為單位計(jì)量。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，使用每秒傳輸多少位（比特）作為帶寬的計(jì)量單位，即信道的“最高數(shù)據(jù)傳輸速率”。數(shù)據(jù)傳輸中，數(shù)據(jù)是串行傳輸?shù)?，即一個(gè)比特接一個(gè)比特地傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速率的單位是比特/每秒

(b/s

或bps)

bitsperSecond

速率與帶寬Kb/s千比每秒（103b/s） Mb/s兆比每秒（106b/s）Gb/s吉比每秒（109b/s） Tb/s太比每秒（1012b/s） 注意：K=210=1024M=220,G=230,T=240常用的帶寬單位-96在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒106個(gè)比特時(shí)間1010111s帶寬為1Mb/s時(shí)間每秒4106個(gè)比特0.25s帶寬為4Mb/s帶寬-97帶寬比特是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的最小單位。（bit位）字節(jié)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)文件的最小單位。（Byte字節(jié)）000101010一字節(jié)一比特8位（1byte=8bits）注意：B/s的含義是字節(jié)/每秒，b/s的含義是比特/每秒。1KB =1024

Byte 1Kb=1024

bit

1MB =1024

Kbyte 1Mb=1024

Kbit

1GB =1024

Mbyte1Gb=1024

Mbit1MB/s=8Mb/s對(duì)不對(duì)？上面這是一般情況下MB/s與Mbit/s的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但在硬盤的數(shù)據(jù)傳輸率上二者就不能用一般