計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-物理層-ppt-完整版-福建師范大學(xué)教學(xué)文案

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)----物理層-ppt-完整版--福建師范大學(xué)課件制作人：謝希仁第2章物理層（續(xù)）2.4信道復(fù)用技術(shù)

2.4.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

2.4.2波分復(fù)用

2.4.3碼分復(fù)用2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術(shù)

2.6.1xDSL技術(shù)

2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）

2.6.3FTTx技術(shù)課件制作人：謝希仁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，即：機(jī)械特性指明接口所用接線(xiàn)器的形狀和尺寸、引線(xiàn)數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性指明在接口電纜的各條線(xiàn)上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性指明某條線(xiàn)上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。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)順序。課件制作人：謝希仁2.2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

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)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話(huà)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(hào)模擬信號(hào)輸入漢字顯示漢字?jǐn)?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(jī)課件制作人：謝希仁幾個(gè)術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。“模擬的”(analogous)——代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的?！皵?shù)字的”(digital)——代表消息的參數(shù)的取值是離散的。碼元(code)——在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱(chēng)為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。課件制作人：謝希仁2.2.2有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)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(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。課件制作人：謝希仁基帶(baseband)信號(hào)和

帶通(bandpass)信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來(lái)自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高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）。課件制作人：謝希仁幾種最基本的調(diào)制方法基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問(wèn)題，就必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。

課件制作人：謝希仁對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相課件制作人：謝希仁正交振幅調(diào)制QAM

(QuadratureAmplitudeModulation)

r(r,)可供選擇的相位有12種，而對(duì)于每一種相位有1或2種振幅可供選擇。由于4bit編碼共有16種不同的組合，因此這16個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種4bit的編碼。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難。舉例課件制作人：謝希仁2.2.3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)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。

碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘?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。課件制作人：謝希仁數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道有失真，但可識(shí)別失真大，無(wú)法識(shí)別實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形課件制作人：謝希仁信道能夠通過(guò)的頻率范圍1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過(guò)的信號(hào)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)_。課件制作人：謝希仁(2)信噪比香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為

C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。

課件制作人：謝希仁香農(nóng)公式表明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。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(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬

W

或信噪比

S/N

沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率

C

也就沒(méi)有上限。實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。課件制作人：謝希仁請(qǐng)注意對(duì)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(dá)到了上限值，那么還有辦法提高信息的傳輸速率。這就是用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量。課件制作人：謝希仁2.3物理層下面的傳輸媒體無(wú)線(xiàn)電微波紅外線(xiàn)可見(jiàn)光紫外線(xiàn)X射線(xiàn)射線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜衛(wèi)星地面微波

調(diào)幅無(wú)線(xiàn)電

調(diào)頻無(wú)線(xiàn)電

海事無(wú)線(xiàn)電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜課件制作人：謝希仁2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線(xiàn)屏蔽雙絞線(xiàn)STP(ShieldedTwistedPair)無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纜

雙絞線(xiàn)電纜雙絞線(xiàn)是由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線(xiàn)扭絞起來(lái)構(gòu)成的，一對(duì)線(xiàn)作為一條通信線(xiàn)路。課件制作人：謝希仁雙絞線(xiàn)電纜銅線(xiàn)銅線(xiàn)聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)UTP屏蔽雙絞線(xiàn)STPRJ45水晶頭課件制作人：謝希仁水晶頭的連接方法課件制作人：謝希仁常用的絞合線(xiàn)的類(lèi)別、帶寬和典型應(yīng)用課件制作人：謝希仁絞合線(xiàn)類(lèi)別帶寬典型應(yīng)用316MHz低速網(wǎng)絡(luò)；模擬電話(huà)420MHz短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5100MHz10BASE-T以太網(wǎng)；某些100BASE-T快速以太網(wǎng)5E（超5類(lèi)）100MHz100BASE-T快速以太網(wǎng)；某些1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)6250MHz1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)；ATM網(wǎng)絡(luò)7600MHz可能用于今后的10吉比特以太網(wǎng)對(duì)稱(chēng)電纜由若干條扭絞成對(duì)、扭絞成組的絕緣芯線(xiàn)構(gòu)成纜芯，外面再包上護(hù)層組成的。對(duì)稱(chēng)電纜通信電纜色譜線(xiàn)序表主色：白紅黑黃輔色：藍(lán)桔綠棕灰對(duì)稱(chēng)電纜20對(duì)通信電纜色譜線(xiàn)序表白紅黑黃藍(lán)桔綠棕灰對(duì)稱(chēng)電纜30對(duì)通信電纜色譜線(xiàn)序表主色：白紅黑黃紫輔色：藍(lán)桔綠棕灰對(duì)稱(chēng)電纜主色：白紅黑黃紫輔色：藍(lán)桔綠棕灰前25對(duì)用“白藍(lán)”色環(huán)標(biāo)識(shí)線(xiàn)纏著后5對(duì)有"白桔"標(biāo)識(shí)纏著對(duì)稱(chēng)電纜50對(duì)通信電纜色譜線(xiàn)序：主色：白紅黑黃紫輔色：藍(lán)桔綠棕灰前25對(duì)用“白藍(lán)”色環(huán)標(biāo)識(shí)線(xiàn)纏著后25對(duì)有"白桔"標(biāo)識(shí)纏著對(duì)稱(chēng)電纜100對(duì)通信電纜色譜線(xiàn)序表主色：白紅黑黃紫輔色：藍(lán)桔綠棕灰

同軸電纜也像雙絞線(xiàn)那樣由一對(duì)導(dǎo)體組成，但它們是按同軸的形式構(gòu)成線(xiàn)對(duì)。其中最里層是內(nèi)導(dǎo)體芯線(xiàn)，外包一層絕緣材料，外面再套一個(gè)空心的圓柱形外導(dǎo)體，最外層是起保護(hù)作用的塑料外皮。內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體構(gòu)成一組線(xiàn)對(duì)。同軸電纜外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜同軸電纜同軸電纜分50Ω基帶電纜和75Ω寬帶電纜兩類(lèi)?；鶐щ娎|又分細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜?；鶐щ娎|僅僅用于數(shù)字傳輸，數(shù)據(jù)率可達(dá)10Mbps。課件制作人：謝希仁同軸電纜50Ω同軸電纜主要用于基帶信號(hào)傳輸，傳輸帶寬為1～2OMHz，總線(xiàn)型以太網(wǎng)就是使用50Ω同軸電纜，在以太網(wǎng)中，50Ω細(xì)同軸電纜的最大傳輸距離為185米，粗同軸電纜可達(dá)1000米。課件制作人：謝希仁同軸電纜75Ω同軸電纜常用于CATV網(wǎng)，故稱(chēng)為CATV電纜，傳輸帶寬可達(dá)1GHz，目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。課件制作人：謝希仁光纖課件制作人：謝希仁光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)寫(xiě)，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕和GeorgeA.Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。光纖通信光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖來(lái)進(jìn)行通信。有光脈沖相當(dāng)于1，沒(méi)有光脈沖相當(dāng)于0。由于可見(jiàn)光的頻率非常高，約為108MHz的量級(jí)，因此一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其他各種傳輸媒體的帶寬。課件制作人：謝希仁光纖光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯直徑只有8至100um。光波通過(guò)纖芯進(jìn)行傳導(dǎo)。課件制作人：謝希仁包層纖芯課件制作人：謝希仁光線(xiàn)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）包層比纖芯有更低的折射率入射角足夠大，全反射課件制作人：謝希仁光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線(xiàn)在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涠嗄９饫w多模光纖：存在多條不同角度入射的光線(xiàn)在一條光纖中傳輸。多模光纖只適合近距離傳輸。課件制作人：謝希仁單模光纖光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線(xiàn)一直向前傳播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這種光纖就稱(chēng)為單模光纖。單模光纖很細(xì)，直徑只有幾微米，成本較高。其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊課件制作人：謝希仁單模光纖課件制作人：謝希仁光纖衰耗小，在2.5Gb/s的高速率下可傳輸十公里而不必用中繼器。課件制作人：謝希仁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光纜光纜光纜光纜的色譜：光纜纖芯數(shù)：通常有8芯、12芯、24芯、36芯、48芯、…..144芯光纜熔接光纜熔接是一項(xiàng)細(xì)致的工作，要求操作者仔細(xì)觀察，周密考慮，操作規(guī)范。光纖的優(yōu)點(diǎn)1.傳輸損耗小，中繼距離長(zhǎng)，對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)。2.抗雷電和電磁干擾好。3.無(wú)串音干擾，保密性好，不易被竊聽(tīng)或截獲數(shù)據(jù)。4.體積小，重量輕。課件制作人：謝希仁架空明線(xiàn)由電桿支持架于地面上的裸導(dǎo)線(xiàn)通信線(xiàn)路，簡(jiǎn)稱(chēng)明線(xiàn)線(xiàn)路。這是一種有線(xiàn)電通信線(xiàn)路，用于傳送電報(bào)、電話(huà)、傳真等。安裝簡(jiǎn)單，但受氣候環(huán)境影響較大。許多國(guó)家已停止鋪設(shè)架空明線(xiàn)，目前我國(guó)仍使用。課件制作人：謝希仁架空明線(xiàn)課件制作人：謝希仁架空明線(xiàn)課件制作人：謝希仁架空明線(xiàn)課件制作人：謝希仁2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體前面介紹三種導(dǎo)向傳輸媒體。若通信線(xiàn)路要通過(guò)一些高山或島嶼，有時(shí)候就很難施工。在城市中，挖開(kāi)馬路敷設(shè)電纜也不是一件很容易的事。當(dāng)通信距離很遠(yuǎn)時(shí)，敷設(shè)電纜既昂貴又費(fèi)時(shí)，可以利用無(wú)線(xiàn)電波在自由空間的傳播實(shí)現(xiàn)通信目的。課件制作人：謝希仁課件制作人：謝希仁2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體無(wú)線(xiàn)傳輸所使用的頻段很廣。短波通信主要是靠電離層的反射，通信距離較遠(yuǎn)，但短波信道的通信質(zhì)量較差。2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體短波通信發(fā)展的意義一、短波是唯一不受網(wǎng)絡(luò)樞鈕和有源中繼體制約的遠(yuǎn)程通信手段，一但發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或?yàn)?zāi)害，各種通信網(wǎng)絡(luò)都可能受到破壞，衛(wèi)星也可能受到攻擊。無(wú)論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力與短波無(wú)可相比二、在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，超短波覆蓋不到，主要依靠短波。三、與衛(wèi)星通信相比，短波通信不用支付話(huà)費(fèi)，運(yùn)行成本低。課件制作人：謝希仁超短波課件制作人：謝希仁與短波傳播不同，無(wú)電離層反射，而是依靠電離層散射來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳播。2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體短波電臺(tái)BBC英國(guó)廣播電臺(tái)CBS-RTI臺(tái)北國(guó)際之聲CRI中國(guó)國(guó)際廣播電臺(tái)VOA美國(guó)之音ABC-RA澳洲廣播電臺(tái)……………..課件制作人：謝希仁2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體微波在空間主要是直線(xiàn)傳播。地面微波接力通信課件制作人：謝希仁利用微波進(jìn)行通信具有容量大、質(zhì)量好并可傳至很遠(yuǎn)的距離，因此是國(guó)家通信網(wǎng)的一種重要通信手段，也普遍適用于各種專(zhuān)用通信網(wǎng)。地面微波接力通信課件制作人：謝希仁微波通信優(yōu)點(diǎn)1.微波波段頻率很高，頻段范圍寬，因此其通信的容量很大。2.工業(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低，微波傳輸質(zhì)量較高。3.微波接力通信建設(shè)投資少，見(jiàn)效快，易于跨越山區(qū)、江河。課件制作人：謝希仁微波通信缺點(diǎn)1.相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。2.有時(shí)候會(huì)收到氣候影響。3.通信的隱蔽性和保密性差。4.大量中繼站的使用和維護(hù)。課件制作人：謝希仁衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信簡(jiǎn)單地說(shuō)就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無(wú)線(xiàn)電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，從任何兩點(diǎn)之間都可進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響（可靠性高）。課件制作人：謝希仁課件制作人：謝希仁共享信道2.4信道復(fù)用技術(shù)

2.4.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)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)課件制作人：謝希仁頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)用戶(hù)在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶(hù)在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5課件制作人：謝希仁時(shí)分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶(hù)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(hù)所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長(zhǎng)度）。TDM信號(hào)也稱(chēng)為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。時(shí)分復(fù)用的所有用戶(hù)是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。課件制作人：謝希仁時(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幀課件制作人：謝希仁時(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幀課件制作人：謝希仁時(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幀課件制作人：謝希仁時(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幀課件制作人：謝希仁時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線(xiàn)路資源的浪費(fèi)ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶(hù)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)的突發(fā)性質(zhì)，用戶(hù)對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。課件制作人：謝希仁統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

STDM

(StatisticTDM)用戶(hù)ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用課件制作人：謝希仁1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm2.4.2波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器課件制作人：謝希仁2.4.3碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)

常用的名詞是碼分多址

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶(hù)使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類(lèi)似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱(chēng)為碼片(chip)。

課件制作人：謝希仁碼片序列(chipsequence)每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit碼片序列。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)送該碼片序列的二進(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。S站的碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)課件制作人：謝希仁CDMA的重要特點(diǎn)每個(gè)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(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。課件制作人：謝希仁碼片序列的正交關(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(innerproduct)都是0：(2-3)課件制作人：謝希仁碼片序列的正交關(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(2-3)式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。課件制作人：謝希仁任何一個(gè)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(gè)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(gè)重要特性課件制作人：謝希仁CDMA的工作原理S站的碼片序列S110ttttttm

個(gè)碼片tS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx總的發(fā)送信號(hào)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CDMA技術(shù)是在無(wú)線(xiàn)通訊上使用的技術(shù)，CDMA允許所有使用者同時(shí)使用全部頻帶(1.2288Mhz)，且把其他使用者發(fā)出訊號(hào)視為雜訊，完全不必考慮到訊號(hào)碰撞(collision)問(wèn)題。課件制作人：謝希仁CDMA技術(shù)CDMA中所提供語(yǔ)音編碼技術(shù)，通話(huà)品質(zhì)比目前GSM好，且可把用戶(hù)對(duì)話(huà)時(shí)周?chē)h(huán)境噪音降低，使通話(huà)更清晰。就安全性能而言，CDMA不但有良好的認(rèn)證體制，更因其傳輸特性，用碼來(lái)區(qū)分用戶(hù)，防止被人盜聽(tīng)的能力大大增強(qiáng)。課件制作人：謝希仁CDMACDMA，就是利用展頻的通訊技術(shù)，因而可以減少手機(jī)之間的干擾，并且可以增加用戶(hù)的容量，而且手機(jī)的功率還可以做的比較低，不但可以使使用時(shí)間更長(zhǎng)，更重要的是可以降低電磁波輻射對(duì)人的傷害。CDMA的帶寬可以擴(kuò)展較大，還可以傳輸影像，這是第三代手機(jī)為什么選用CDMA的原因。課件制作人：謝希仁CDMAGSMCDMAGPRS1X課件制作人：謝希仁TDS-CDMAWCDMACDMA2000課件制作人：謝希仁2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)

1.脈碼調(diào)制PCM體制

脈碼調(diào)制PCM體制最初是為了在電話(huà)局之間的中繼線(xiàn)上傳送多路的電話(huà)。由于歷史上的原因，PCM有兩個(gè)互不兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM（簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)1）和歐洲的30路PCM（簡(jiǎn)稱(chēng)為E1）。我國(guó)采用的是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)。E1的速率是2.048Mb/s，而T1的速率是1.544Mb/s。當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。1s采樣8000次8bit64000bps奈奎斯特采樣定理300-3400hz4000hz8000hz課件制作人：謝希仁2.同步光纖網(wǎng)SONET和

同步數(shù)字系列SDH舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最主要的是以下兩個(gè)方面：速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。

不是同步傳輸。在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。

課件制作人：謝希仁同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)

SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘。第1級(jí)同步傳送信號(hào)

STS-1(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s。光信號(hào)則稱(chēng)為第1級(jí)光載波

OC-1，OC表示OpticalCarrier。課件制作人：謝希仁

同步數(shù)字系列SDH

ITU-T以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列

SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。一般可認(rèn)為SDH與SONET是同義詞。SDH的基本速率為155.52Mb/s，稱(chēng)為第1級(jí)同步傳遞模塊

(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中的OC-3速率。線(xiàn)路速率(Mb/s)SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)表示線(xiàn)路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1155.520OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s39813.120

OC-768/STS-768

STM-256

40Gb/s

SONET的OC級(jí)/STS級(jí)與SDH的STM級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系課件制作人：謝希仁SONET的體系結(jié)構(gòu)光子層路徑層線(xiàn)路層段層線(xiàn)路(line)光子層路徑層線(xiàn)路層段層光子層線(xiàn)路層段層光子層段層光子層線(xiàn)路層段層光子層段層SDH終端SDH終端復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑(path)(section)(section)(section)課件制作人：謝希仁SONET標(biāo)準(zhǔn)定義了

四個(gè)光接口層光子層(PhotonicLayer)處理跨越光纜的比特傳送。段層(SectionLayer)在光纜上傳送STS-N幀。線(xiàn)路層(LineLayer)負(fù)責(zé)路徑層的同步和復(fù)用。路徑層(PathLayer)處理路徑端接設(shè)備PTE(PathTerminatingElement)之間的業(yè)務(wù)的傳輸。

課件制作人：謝希仁2.6寬帶接入技術(shù)

2.6.1xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話(huà)用戶(hù)線(xiàn)進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話(huà)信號(hào)的頻帶被限制在300~3400Hz的范圍內(nèi)，但用戶(hù)線(xiàn)本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍然超過(guò)1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話(huà)使用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶(hù)上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)(DigitalSubscriberLine)的縮寫(xiě)。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。課件制作人：謝希仁xDSL的幾種類(lèi)型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)SDSL(Single-lineDSL)：1對(duì)線(xiàn)的數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)DSL：ISDN用戶(hù)線(xiàn)。RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線(xiàn)路速率）。課件制作人：謝希仁ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶(hù)線(xiàn)的線(xiàn)徑都有很大的關(guān)系（用戶(hù)線(xiàn)越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶(hù)線(xiàn)上的信噪比密切相關(guān)。例如，0.5毫米線(xiàn)徑的用戶(hù)線(xiàn)，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時(shí)可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率提高到6.1Mb/s時(shí)，傳輸距離就縮短為3.7公里。如果把用戶(hù)線(xiàn)的線(xiàn)徑減小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里課件制作人：謝希仁ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)稱(chēng)的。上行指從用戶(hù)到ISP，而下行指從ISP到用戶(hù)。ADSL在用戶(hù)線(xiàn)（銅線(xiàn)）的兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國(guó)目前采用的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。課件制作人：謝希仁DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多的子信道，其中25個(gè)子信道用于上行信道，而249個(gè)子信道用于下行信道。每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對(duì)用戶(hù)線(xiàn)上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。課件制作人：謝希仁DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話(huà)04下行信道…(kHz)~40~138~1100課件制作人：謝希仁ADSL的數(shù)據(jù)率由于用戶(hù)線(xiàn)的具體條件往往相差很大（距離、線(xiàn)徑、受到相鄰用戶(hù)線(xiàn)的干擾程度等都不同），因此ADSL采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶(hù)線(xiàn)能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。當(dāng)ADSL啟動(dòng)時(shí)，用戶(hù)線(xiàn)兩端的ADSL調(diào)制解調(diào)器就測(cè)試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個(gè)頻率上測(cè)試信號(hào)的傳輸質(zhì)量。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對(duì)于質(zhì)量很差的用戶(hù)線(xiàn)甚至無(wú)法開(kāi)通ADSL。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。課件制作人：謝希仁ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶(hù)線(xiàn)

電話(huà)分離器

區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)至ISP居民家庭基于ADSL的接入網(wǎng)端局或遠(yuǎn)端站DSLAM至本地電話(huà)局PSPS數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠(yuǎn)端Remote）電話(huà)分離器PS(POTSSplitter)

課件制作人：謝希仁第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）通過(guò)提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2要求至少應(yīng)支持下行8Mb/s、上行800kb/s的速率。而ADSL2+則將頻譜范圍從1.1MHz擴(kuò)展至2.2MHz，下行速率可達(dá)16Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25Mb/s），而上行速率可達(dá)800kb/s。采用了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù)

SRA(SeamlessRateAdaptation)，可在運(yùn)營(yíng)中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改善了線(xiàn)路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功能，這對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有非常重要的意義。