計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 物理層課件

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2章物理層信息科學(xué)與工程學(xué)院Jack.meng@263.net2011.2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 2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 2.2.2有關(guān)信道的幾個基本概念 2.2.3信道的極限容量 2.2.4信道的極限信息傳輸速率2.3物理層下面的傳輸媒體 2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體 2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體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)物理層的功能要素（構(gòu)件）物理信道模型及其概念物理信道的類型及其屬性傳輸介質(zhì)及其應(yīng)用傳輸網(wǎng)絡(luò)與信道

本章主要知識點物理層(實體)在哪里？物理層位于OSI參考模型的最底層。物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元為位(比特bit)。比特傳輸必須依賴于傳輸設(shè)備和物理介質(zhì)，但是，物理層不是指傳輸信號的設(shè)備，也不是指傳輸信號的物理介質(zhì)，而是指為上一層(數(shù)據(jù)鏈路層)提供原始(數(shù)據(jù))比特流傳輸服務(wù)的一個可靠的物理連接(即通信通道)的所有構(gòu)件。2.1物理層的基本概念功能一:為相鄰節(jié)點設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路(信道)。功能二：為相鄰節(jié)點設(shè)備提供透明、可靠的比特流傳輸。分類(或劃定)在物理層的功能是什么？1.這是什么樣的信道？2.這樣的信道有什么傳輸性能？3.如何選擇和應(yīng)用這樣的信道？能力目標(biāo)：ISO對OSI參考模型中的物理層（信道的構(gòu)成要素）的定義：（1）ISO分析了一個OSI物理層的功能要素：

用于相鄰節(jié)點設(shè)備連接的（拓?fù)洌┙Y(jié)構(gòu)；用于相鄰節(jié)點設(shè)備連接傳輸介質(zhì)、連接接口；用于相鄰節(jié)點設(shè)備間傳輸“位”串的各種信號碼制；用于相鄰節(jié)點設(shè)備建立、維護(hù)、釋放信道的機(jī)制；等。標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)（3）ISO將OSI的物理層功能劃分為四類要素：

機(jī)械要素、電氣要素、功能要素和過程（規(guī)程）要素。（4）ISO稱OSI四個功能要素的某種協(xié)議/規(guī)范為特性：機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、過程（規(guī)程）特性。標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)（2）ISO定義一個OSI物理層實體應(yīng)包括：

作用于對等實體間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；

作用于相鄰上層實體的服務(wù)接口規(guī)范。他們都是誰？設(shè)計、構(gòu)建信道的要素；認(rèn)識、理解信道特性的要點物理層：為建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實體之間的二進(jìn)制比特傳輸?shù)奈锢磉B接（信道）所定制的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的等主要構(gòu)件及其特性（特別的屬性---標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議）。

（1）機(jī)械特性指明接線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。指明連接線纜的各通信線上出現(xiàn)的信號類型、編碼方式等相關(guān)參數(shù)。(語法)（2）電氣特性指明某通信線上出現(xiàn)的某一信號狀態(tài)的意義。（語義）（3）功能特性RS232為D形9針頭接口的信號定義（4）過程特性指明針對每個功能的可能事件序列及其相關(guān)信令的出現(xiàn)順序。（同步/時序）撥號連接事件序列掛機(jī)拆線事件序列功能：建立通信通道功能：傳輸功能：撤銷通信通道物理層的PDU是：位（Bits）串/流

物理層的一些重要標(biāo)準(zhǔn)OSI采用了一些已有的物理層標(biāo)準(zhǔn)，也制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，如：ISO2110:稱為"數(shù)據(jù)通信----25芯DTE/DCE接口連接器和插針分配".它與EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)的"RS-232-C"基本兼容.ISO2593:稱為"數(shù)據(jù)通信----34芯DTE/DCE接口連接器和插針分配.ISO4092:稱為“數(shù)據(jù)通信----37芯DTE/DEC接口連接器和插針分配”.與EIARS-449兼容。CCITTV.24:稱為“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DEC)之間的接口電路定義表".其功能與EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列線上用OSI定義的物理層的四個特性分析通信系統(tǒng)的物理層屬性查尋USB接口的機(jī)械、電氣和功能特性能用USB接口連接兩臺電腦嗎？2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識傳輸系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)數(shù)字比特流發(fā)送的信號接收的信號數(shù)字比特流源點終點發(fā)送器接收器源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型-----物理信道模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型廣義信道將傳輸媒體和完成各種形式變換功能的設(shè)備都包含在內(nèi)的信道。根據(jù)具體構(gòu)成，可定義不同類型的廣義信道。如調(diào)制信道、編碼信道、復(fù)用信道等。狹義信道比如在局域網(wǎng)中常指以傳輸媒體為傳輸系統(tǒng)的信道等。廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點狹義信道廣義信道（調(diào)制信道）物理信道模型信道示例調(diào)制解調(diào)器主機(jī)A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主機(jī)B調(diào)制解器例1：基于電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信廣義信道例2：基于一段網(wǎng)線的數(shù)據(jù)通信狹義信道狹義信道廣義信道信道：發(fā)送點向接收點傳輸物理信號的通道。由調(diào)制解調(diào)器、公用電話載波傳輸網(wǎng)及其相關(guān)連接線纜、器件建立的主機(jī)A到主機(jī)B的一條專用物理通信通道主機(jī)A主機(jī)B由介質(zhì)、連接部件、信號收發(fā)部件等構(gòu)成的物理通信通道信源變換器信道反變換器信宿噪聲源信息電/光信號光/電信號信息用數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型分析通信系統(tǒng)的構(gòu)成用藍(lán)牙接口連接兩臺計算機(jī)時數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型中的各個構(gòu)件分別是什么？試驗通過兩個藍(lán)牙適配器實現(xiàn)兩臺電腦共享上網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型的構(gòu)成元素有哪些？看圖，基于電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中只有一種物理層規(guī)程（協(xié)議）嗎？為什么？分析國際電話與電報顧問委員會（CCITT）對物理層的定義定義：利用物理的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DataTerminalEquipment，DTE)和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(DataCircuit-terminatingEquipment，DCE)之間實現(xiàn)物理信道的建立、保持和拆除功能。

調(diào)制解調(diào)器主機(jī)A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主機(jī)B調(diào)制解器例：基于電話網(wǎng)連接的DTE和DCEDTEDCEDTEDCE分析：與ISO定義的物理層的位置、功能、功能作用范圍一致嗎？數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)：承載消息的實體（某種符號系統(tǒng)）信號：數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)形式。模擬信號：信號參數(shù)的取值是連續(xù)的。數(shù)字信號：信號參數(shù)的取值是離散的。承載數(shù)據(jù)的基本信號單位稱為信號碼元，簡稱碼元。用基于時域的波形表示數(shù)字信號時，單位時域中可代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為基本碼元，不同的信號編碼方式，基本碼元數(shù)不同。1碼元可以攜帶nbit的信息量。數(shù)據(jù)通信的基本概念:信號碼元模擬信道中信號碼元形式示例數(shù)字信道中信號碼元形式示例按信道屬性分類信道1.與傳輸?shù)男盘柗较蛴嘘P(guān)的信道類型單向—單工信道交錯雙向—半雙工信道同時雙向信道—全雙工信道2.與傳輸?shù)男盘栴愋陀嘘P(guān)的信道類型基帶信號數(shù)字信號編碼解碼--編碼信道模擬信號寬帶信號調(diào)制解調(diào)—調(diào)制信道3.與傳輸信號的傳輸媒體有關(guān)的信道類型

有線信道

無線信道2.2.2(更多)信道的基本概念單向通信:（單工通信）信道：只能有一個方向的通信而沒有反方向的通信。雙向交替通信：（半雙工通信）信道：通信的雙方都可以發(fā)送信號，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。雙向同時通信：（全雙工通信）信道：通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信號。1.與傳輸信號方向有關(guān)的信道類型2.與傳輸信號類型有關(guān)的信道類型基帶信號（即基本頻帶信號）：來自信源的原本信號。數(shù)字基帶信號：未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號。信號類型帶通信號（寬帶信號）：把基帶信號的（有效）頻率范圍搬移到一個較高的頻率范圍后的信號。該信號在規(guī)定的信號頻段（某帶通信道）可與其它信號頻段中的帶通信號在同一媒體中傳輸。編碼信道數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)：經(jīng)由信號編碼后傳輸數(shù)字基帶信號的系統(tǒng)，常用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下。

數(shù)字基帶信道（編碼信道）：數(shù)字基帶信號傳輸系統(tǒng)為發(fā)送點與接收點提供的傳輸數(shù)字信號的物理通道。傳輸系統(tǒng)源點編碼器解碼器終點數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特的代碼10101100011010110001數(shù)據(jù)比特的代碼傳輸系統(tǒng)中的信號傳輸系統(tǒng)源點編碼器解碼器終點數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特的代碼10101100011010110001數(shù)據(jù)比特的代碼傳輸系統(tǒng)中的信號編碼信道編碼方法編碼：在將比特表達(dá)到介質(zhì)上之前，對它進(jìn)行的比特分組、代碼映射等編碼處理，改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。比特分組：8位一組代碼映射：8位十位信號映射：比特信號連續(xù)”0“或”1“比特對應(yīng)信號連續(xù)跳變這樣的代碼與的信號映射關(guān)系，在比特到代碼的設(shè)計時要注意什么？分析這些信號編碼的特點原始比特流編碼----比特/代碼映射示例：

4B/5B編碼----代碼/信號映射示例：曼徹斯特編碼不是用簡單的電壓值來表示比特，而是用電壓跳變來表示比特值電壓跳變在每個比特時間的中間發(fā)生。這種跳變可確保接收節(jié)點的比特時間與發(fā)送節(jié)點的比特時間同步效率低（50%），10BaseT以太網(wǎng)采用該信號方案。編碼----代碼/信號映射示例：NRZ(非歸零)編碼沒有可用于同步發(fā)送節(jié)點比特時間的跳變（無位同步信息）。沒有1和0數(shù)量平衡連續(xù)傳輸長串0或1時，單個比特位之間的邊界會模糊。接收節(jié)點較難不能檢測到介質(zhì)上的電壓跳變。簡單的信號編碼方法，適用于低速數(shù)據(jù)鏈路不能有效使用帶寬，且易受電磁干擾。發(fā)送信號波形接收信號波形使用代碼組的優(yōu)點：使用代碼組的優(yōu)點有：降低比特電平錯誤：編碼考慮位同步。編碼考慮DC平衡：平衡發(fā)送的1和0數(shù)量。幫助甄別數(shù)據(jù)比特和控制比特：數(shù)據(jù)和控制比特的編碼模式區(qū)分。更有效地檢測介質(zhì)錯誤：利用無效編碼模式檢測錯誤。在信道頻帶寬度已確定的，信噪比不能再提高，碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值時，編碼技術(shù)可讓每一個碼元攜帶更多比特。感興趣？這是通信技術(shù)的主要內(nèi)容之一！調(diào)制信道帶通信號傳輸系統(tǒng)：經(jīng)載波調(diào)制后支持多個不同頻段信道的傳輸系統(tǒng)。帶通信號信道（調(diào)制信道）：寬帶信號傳輸系統(tǒng)為發(fā)送點與接收點提供的傳輸物理信號的某一頻段資源。傳輸系統(tǒng)源點調(diào)制器解調(diào)器終點調(diào)制信道數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)比特傳輸系統(tǒng)中的信號用數(shù)字信號對載波調(diào)制后對數(shù)字信號解調(diào)制后調(diào)制就是用一種信號（如：基帶信號）來控制（調(diào)）另一種信號（載波---便于在某種信道傳輸?shù)男盘枺┑亩ㄊ阶兓ㄖ疲?

例：用低頻調(diào)制電壓去控制高頻載波信號的幅度為共享信道資源或提高傳輸質(zhì)量（如：有些信道不適宜傳輸?shù)皖l分量或直流分量。）需要對基帶信號進(jìn)行調(diào)制后傳輸。調(diào)制方法：基帶數(shù)字信號的幾種基本調(diào)制方法調(diào)幅(AM)：載波信號的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。

幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）調(diào)頻(FM)：載波信號的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。頻移鍵控FSK（frequencyshiftkeying）調(diào)相(PM)：載波信號的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。

相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）

010011100數(shù)字信號1.調(diào)幅2.調(diào)頻3.調(diào)相數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號的ASK、FSK、PSK調(diào)制方法是頻率搬移嗎？提高編碼效率的調(diào)制方法r(r,)可供選擇的信號(碼元)有16種(圖中的16個點），每個點(碼元)可用于表示16組4bit二進(jìn)制數(shù)碼的其中一組，所以每碼元可傳輸4bit二進(jìn)制數(shù)碼。16QAM信號的星座圖例2：16QAM(QuadratureAmplitudeModulation)正交幅度調(diào)制。例1：

QPSK：（QuadraturePhaseShiftKeying正交相移鍵控)一種數(shù)字調(diào)制方式，簡稱四相相移鍵控?？晒┻x擇的信號(碼元)有4種(圖中的4個點），每個點(碼元)可用于表示4組2bit二進(jìn)制數(shù)碼的其中一組，所以每碼元可傳輸2bit二進(jìn)制數(shù)碼。多態(tài)碼元信號的產(chǎn)生和辨別是提高編碼效率的技術(shù)要點QPSK信號的星座圖編碼+調(diào)制信道廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點廣義信道（調(diào)制信道）手機(jī)通信使用的是這樣的信道嗎？手機(jī)中的編碼器、調(diào)制器、載波器功能分別是什么？2.2.3信道的極限速率實際信道，在傳輸信號時因多種干擾而產(chǎn)生失真。

碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，信號傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，信號波形的失真就越嚴(yán)重。實際的信道電子白噪聲(內(nèi)噪聲)、電磁干擾(外噪聲)，帶寬受限發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道電子白噪聲(內(nèi)噪聲)、電磁干擾(外噪聲)，帶寬受限接收信號波形輕度失真重度失真限制信道傳輸速率的主要因素：（1）信道能夠通過的頻率范圍（2）信噪比低通信道可以等幅衰減的通過從A點（低頻）到C點頻率的信號諧波。而超過頻率范圍的信號諧波會造成大幅衰減。根據(jù)傅里葉級數(shù)公式，任何持續(xù)的數(shù)據(jù)信號，都可以被分解為正弦和余弦函數(shù)的n次諧波。信號的電壓與噪聲電壓的比，常以S/N表示，記為分貝（dB）。信噪比=10log10（S/N)（dB）信噪比應(yīng)該越高越好

理想信道的極限容量--奈奎斯特(Nyquist)的奈氏準(zhǔn)則奈奎斯特推導(dǎo)出在理想(無噪聲)低通信道下的最高碼元傳輸速率公式:碼元傳輸速率=2WBaudW：理想低通信道的帶寬,赫(Hz);（其值與線纜類型及長度有關(guān)）Baud：波特,碼元傳輸速率的單位,1波特為每秒傳送1個碼元.即：理想低通信道的最高碼元傳輸速率是2倍信道帶寬。數(shù)據(jù)速率=2Wlog2(V)b/sV:信號的基本碼元狀態(tài)數(shù)（或離散級別數(shù)）表明：如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號高頻分量也越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。

例：W=1000Hz碼元率=2W=2000BaudA信道數(shù)據(jù)速率=2Wlog2(Va)=2000bpsB信道數(shù)據(jù)速率=2Wlog2(Vb)=4000bpsA信道Va=2B信道Vb=4狀態(tài)數(shù)能很多嗎？噪音信道的極限容量---香農(nóng)(Shannon)定理香農(nóng)定理用信號處理和信息理論等推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲（隨機(jī)熱噪聲）干擾的信道的極限信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為

C=Wlog2(1+S/N)b/s或bps

W：信道帶寬；S：為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N：為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。表明：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實現(xiàn)無差錯的傳輸。例：通常音頻電話連接支持的頻率范圍為300Hz到3300Hz，則：B=3300Hz－300Hz=3000Hz，而：一般鏈路典型的信噪比是30dB，即S/N=1000，因此有：C=3000×log2(1001)，近似等于30Kbps，是該模擬電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器可達(dá)到的速率極限，如果:電話網(wǎng)絡(luò)的信噪比沒有改善或不使用壓縮方法，調(diào)制解調(diào)器將達(dá)不到更高的速率。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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動無線電電信領(lǐng)域使用在各種傳輸介質(zhì)的電磁波的頻譜傳輸媒體：導(dǎo)向傳輸媒體——有線媒體：雙絞線、同軸電纜、光纖

非導(dǎo)向傳輸媒體——無線媒體：大氣環(huán)境、宇宙環(huán)境2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體：信號傳輸受限于媒體(導(dǎo)體)路徑。雙絞線結(jié)構(gòu)：把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來構(gòu)成基本單元(雙絞對)?？捎蓡蝹€或多個雙絞對再絞合組成電纜。絞合可減少對相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。主要有：雙絞線、同軸電纜、光纖雙絞線的類型按屏蔽方式分類按電氣特性（阻抗特性+傳輸特性）分類按應(yīng)用場合分類按線纜結(jié)構(gòu)規(guī)模分類無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)

3類100Ω

及其連接硬件

16Mbps4類100Ω

及其連接硬件

20Mbps5類100Ω

及其連接硬件

100Mbps5e類100Ω

及其連接硬件

100Mbps6類100Ω

及其連接硬件

250Mbps7類100Ω

及其連接硬件

600Mbps1,2,3,4,8,25,50,100,200,500對等室內(nèi)、室外(埋地電纜、架空電纜、自承式電纜、垂直主干電纜)等無屏蔽雙絞線UTP銅線聚氯乙烯套層絕緣層UTP雙絞線電纜截面圖屏蔽雙絞線STPSTP雙絞線電纜截面圖鋁箔/金屬網(wǎng)獨(dú)立雙層屏蔽雙絞線鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)銅線聚氯乙烯套層鋁箔屏蔽層絕緣層不同雙絞線的比較EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)UTP類常用雙絞線EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)用途帶寬1類傳輸語音，不傳輸數(shù)據(jù)

2類語音傳輸最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸

1MHz3類語音傳輸最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸

16MHz4類語音傳輸最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸

20MHz5類語音傳輸最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸

100MHz超5類語音傳輸傳輸1000Mbps速率以下的數(shù)據(jù)。155MHz6類最高傳輸速率為1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸200MHz，250MHz350MHz7類最高傳輸速率可10G=10000Mbps600MHz，1.2GHz雙絞線的典型應(yīng)用EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用3類IEEE802.5令牌環(huán)IEEE802.310BASETIEEE802.12100BASE-VGIEEE802.310BASE–T4ATM51.84/25.92/12.96Mbps5類IEEE802.3：10BASE-T100BASE–XT快速以太網(wǎng)ATM155Mbps超5類(5E)IEEE802.3：100BASE–XT快速以太網(wǎng)1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)6類IEEE802.3：1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)7類可用于10吉比特以太網(wǎng)TCL

PC101004

TYPECAT5e24AWG/4PTSUTP75OC305M2007.01.31線纜產(chǎn)品規(guī)格示例雙絞線在10Base-T以太網(wǎng)的應(yīng)用雙絞線雙絞線連接器RJ-45以HUB為中心的放射形結(jié)構(gòu)---星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10

Base-

T

以太網(wǎng)10兆(M)bps基帶數(shù)字信號雙絞線10Base-T以太網(wǎng)物理層的機(jī)械、功能、電氣、過程特性功能特性機(jī)械特性電氣特性過程特性全時段連接---即無需建立信道、釋放信道等過程插頭插座雙絞線電纜的典型應(yīng)用

---10BASE-T&100BASE-TX電纜TIA/EIA568B白橙-橙-白綠-藍(lán)-白藍(lán)-綠-白棕-棕TIA/EIA568A白綠-綠-白橙-藍(lán)-白藍(lán)-橙-白棕-棕以太網(wǎng)直通電纜---連接主機(jī)和HUB（交換機(jī)）以太網(wǎng)交叉電纜---HUB（交換機(jī)）相連、主機(jī)相連正確的連接器端接關(guān)聯(lián)實驗---雙絞線跳線制作雙絞線線序EIA/TIAT568A標(biāo)準(zhǔn)

T568B標(biāo)準(zhǔn)T568A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、棕其他雙絞線連接器模塊配線架接線面板雙絞線連接器組網(wǎng)應(yīng)用示例+用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口連接接線面板到配線架接口跳線連接配線架的某接口到交換機(jī)的某接口網(wǎng)口模塊交換機(jī)配線架用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口以太網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)及相關(guān)特性同軸電纜結(jié)構(gòu)：由兩根同軸心、相互絕緣的圓柱形金屬導(dǎo)體構(gòu)成基本單元(同軸對)，可由單個或多個同軸對組成電纜。編織線外導(dǎo)體/屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜應(yīng)用示例機(jī)械特性---BNC連接器規(guī)范電氣特性---曼徹斯特編碼規(guī)范過程特性全時段連接，即無需建立信道、釋放信道等過程應(yīng)用示例–10BASE-2以太網(wǎng)功能特性2的含義：細(xì)電纜以太網(wǎng)每對端接器間電纜不超過200米內(nèi)、外導(dǎo)體分別傳輸差分正、反向信號。半雙工信道10兆(M)bps基帶數(shù)字信號T型連接器BNC連接器細(xì)同軸電纜10BASE-2細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)組網(wǎng)示例200米端接器(BNC連接器+50Ω電阻)現(xiàn)有12臺電腦，欲基于10BASE-2以太網(wǎng)技術(shù)連網(wǎng)，需要哪些連網(wǎng)器件？各需多少？插在計算機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)接口卡粗同軸電纜粗纜總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)10BASE5主機(jī)箱收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器AUI接口DB-15連接器10BASE5粗同軸電纜總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)示例此處的“5”指示何意？MDI媒體相關(guān)接口MAU媒體訪問單元AUI訪問單元接口10Base-2與10BASE5混合組網(wǎng)示例10Base-T與10BASE5混合組網(wǎng)示例光纖光纖：光導(dǎo)纖維，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)工具結(jié)構(gòu)：常用一對光纖構(gòu)成基本單元，可由單個或多個基本單元組成光纜。

特點：低損耗、高帶寬、高抗擾、無輻射、體積小、重量輕雙絞線和同軸電纜的性能呢？光纖結(jié)構(gòu)示例：光纖用填充物阻水層（熱熔膠）松套管鋼絲加強(qiáng)件光纖鎧裝層PE護(hù)套中心束管式光纜9芯光纜2芯光纜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)姆绞绞遣粩嗟厝瓷湔凵浣侨肷浣前鼘樱ǖ驼凵渎实拿襟w）纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯光纖的電磁波衰減特性三個在纖芯中傳輸呈現(xiàn)較低衰減的紅外區(qū)域的電磁波段(以0.85μm、1.30μm、1.55μm為中心波長的波段)區(qū)域稱為低損耗區(qū)域（低損耗窗口）1310nm:0.35~0.5dB/Km1550nm:0.2~0.3dB/Km850nm:2.3~3.4dB/Km傳輸損耗光纖的通信容量目前光纖通信所用光波的波長范圍為0.8～2.0，屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。其中0.8～1.0稱為短波長段，1.0～2.0稱為長波長段。光在真空中的傳播速度約為3×108M/S，根據(jù)波長、頻率和光速之間的關(guān)系式:可計算出電磁波的頻率范圍。對應(yīng)光纖通信所用光波的波長范圍頻率范圍為?！?/p>

200000GHz可見光纖通信所用光波的頻率是非常高的。光纖通信具有其他通信無法比擬的巨大的通信容量。目前單個光源的帶寬只占了其中很小的一部分：(在多模光纖約幾百兆赫，在單模光纖可達(dá)10GHz以上)。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單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm多模：50/125μm，歐標(biāo)62.5/125μm，美標(biāo)常見的光纖連接器直通式光纖連接器(ST)：一種很常見的刺刀型連接器，廣泛用于多模光纖。用戶連接器(SC)：一種使用推拉機(jī)制確保正面插入的連接器。此類連接器廣泛用于單模光纖。朗訊連接器(LC)：一種廣泛用于單模光纖且支持多模光纖的小型連接器。ST光纖耦合器（適配器）光纖連接器與光纖配線架（箱）光纖配線架（箱）光纖連網(wǎng)應(yīng)用示例A樓B樓以太網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)及相關(guān)特性網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)之一：結(jié)構(gòu)化布線結(jié)構(gòu)化布線是使用一套標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件（結(jié)），按照標(biāo)準(zhǔn)的連接方法(構(gòu)）實現(xiàn)一座辦公大樓或樓群中安裝網(wǎng)絡(luò)傳輸線路（布線）。結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的構(gòu)件包括布置在樓群中的所有電纜及各種連接配件。結(jié)構(gòu)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是一個模塊化的系統(tǒng)易設(shè)計、易施工、易管理、易擴(kuò)展、易兼容、易使用結(jié)構(gòu)化布線----是一個標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)：

（1）《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》(GB/T50311-2007)

（2）《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》(GB/T50312-2007)

（3）《電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)定》GB50174-93

（4）《計算機(jī)場地技術(shù)要求》GB2887-2000

（5）《計算機(jī)場站安全要求》GB9361-88（6）《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(1997年版)

（7）《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94

（8）《建筑室內(nèi)裝修設(shè)計防火規(guī)范》GB50222-95

（9）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GBJ16-87

等國際標(biāo)準(zhǔn)：商業(yè)建筑物的電信布線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA568；商業(yè)大樓電信路徑和空間標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA569；住宅和小型商業(yè)電信連線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA570；商業(yè)大樓電信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)管理標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA606；商業(yè)大樓通信接地和屏蔽接地要求EIA/TIA607；等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖工作區(qū)子系統(tǒng)

工作區(qū)子系統(tǒng)

工作區(qū)子系統(tǒng)：由信息插座和延伸到終端設(shè)備的連接線纜、適配器組成，實現(xiàn)將用戶終端設(shè)備有效的與網(wǎng)絡(luò)連接的功能。水平子系統(tǒng)由樓層配線間/架（FD)至工作區(qū)信息插座（IO）之間的線纜、轉(zhuǎn)接點及配套設(shè)施組成。干線（垂直）子系統(tǒng)每個建筑物內(nèi)主交換/配線間/架（BD)與樓層交換/配線間/架（FD)之間的線纜及配套設(shè)施組成。管理子系統(tǒng)按一定模式實現(xiàn)在主交換/配線間/架（BD）、樓層交換/配線間/架（FD）、工作區(qū)的管理、交叉連接和標(biāo)識等設(shè)備間子系統(tǒng)設(shè)備間:集中放置電信設(shè)備、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的場所。設(shè)備間子系統(tǒng):由BD、FD設(shè)備、相關(guān)電纜以及配套設(shè)施（比如支撐裝置）組成，用于互聯(lián)設(shè)備間的各類設(shè)備。建筑群干線子系統(tǒng)由樓群配線架（CD）與其他建筑物的BD之間的線纜及配套設(shè)施組成，構(gòu)成園區(qū)樓宇的統(tǒng)一布線系統(tǒng)和一致的電信出/入口。結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)模式主(總)配線架分配線架中間交叉配線架信息插座MDFIDFICFIO結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖一個結(jié)構(gòu)化布線方案設(shè)計示例---物理布線設(shè)計草圖這個圖規(guī)范嗎？怎樣才是規(guī)范的？布線設(shè)計例題-1已知某建筑物其中一樓層采用光纖到桌面的布線方案，該樓層共有40個光纖點，每個光纖信息點均布設(shè)一根室內(nèi)2芯多模光纖至建筑物的設(shè)備間，請問設(shè)備間的機(jī)柜內(nèi)應(yīng)選用何種規(guī)格的IBDN光纖配線架？數(shù)量多少？需要訂購多少個光纖耦合器？提示：IBDN光纖配線架的規(guī)格為12口、24口、48口。解答：根據(jù)題目得知共有40個光纖信息點，由于每個光纖信息點需要連接一根雙芯光纖，因此設(shè)備間配備的光纖配線架應(yīng)提供不少于80個接口，考慮網(wǎng)絡(luò)以后的擴(kuò)展，可以選用3個24口的光纖配線架和1個12口的光纖配線架。光纖配線架配備的耦合器數(shù)量與需要連接的光纖芯數(shù)相等，即為80個。布線設(shè)計例題-2已知某校園網(wǎng)分為三個片區(qū)，各片區(qū)機(jī)房需要布設(shè)一根24芯的單模光纖至網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，以構(gòu)成校園網(wǎng)的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)管中心機(jī)房為管理好這些光纜應(yīng)配備何種規(guī)格的光纖配線架？數(shù)量多少？光纖耦合器多少個？需要訂購多少根光纖跳線？解答：（1）根據(jù)題目得知各片區(qū)的三根光纖合在一起總共有72根纖芯，因此網(wǎng)管中心的光纖配線架應(yīng)提供不少于72個接口。（2）由以上接口數(shù)可知網(wǎng)管中心應(yīng)配備24口的光纖配線架3個。（3）光纖配線架配備的耦合器數(shù)量與需要連接的光纖芯數(shù)相等，即為72個。（4）光纖跳線用于連接光纖配線架耦合器與交換機(jī)光纖接口，因此光纖跳線數(shù)量與耦合器數(shù)量相等，即為72根。2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體--無線媒體信號傳輸不像銅介質(zhì)和光纖介質(zhì)那樣受限于媒體（導(dǎo)體）路徑。信號形式：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

移動無線電

無線信號頻率、波長和通信速率（信道容量）已知：fλ=c≈3×108M/S光速

λ是電磁波信號的波長，f是頻率

λ的單位是m，f的單位Hz另：f=c/λ,兩邊對λ求微分df/dλ=-c/λ2，用有限差分代替微分，且只看絕對值，有⊿f=c⊿λ/λ2

設(shè)λ=1.3×10-6m即1.30μm或1300nm，

⊿λ=0.17×10-6m可得⊿f≈30THz，若編碼率為8位/Hz,則數(shù)據(jù)傳輸速率=240Tbps調(diào)研并計算一個你在用的無線通信系統(tǒng)的的通信容量？無線信道的特點頻譜資源有限：雖然可供通信用的無線頻譜從數(shù)十MHz到數(shù)十GHz，但由于無線頻譜在各個國家都是一種被嚴(yán)格管制使用的資源，因此對于某個特定的通信系統(tǒng)來說，頻譜資源是非常有限的。傳播環(huán)境復(fù)雜：電磁波在無線信道中傳播會存在多種傳播機(jī)制，這會使得接收端的信號處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，接收信號的幅度、頻率、相位等均可能處于不斷變化之中。存在多種干擾：電磁波在空氣中的傳播處于一個開放環(huán)境之中，而很多的工業(yè)設(shè)備或民用設(shè)備都會產(chǎn)生電磁波，這就對相同頻率的有用信號的傳播形成了干擾。同一通信系統(tǒng)內(nèi)不同信道間的隔離度不夠還會引入鄰道干擾。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幱诓粩嗟淖兓校簾o線通信產(chǎn)生的一個重要原因是可以使用戶自由的移動。同一系統(tǒng)中處于不同位置的用戶、以及同一用戶的移動行為，都會使得在同一移動通信系統(tǒng)中存在著不同的傳播路徑，并進(jìn)一步會產(chǎn)生信號在不同傳播路徑之間的干擾。此外，近年來興起的自組織（ad-hoc）網(wǎng)絡(luò)，更是具有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)同時移動的特點，也會對無線信道的研究產(chǎn)生新的影響。典型無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)IEEE802.11一種無線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.11b也稱為Wi-Fi。IEEE802.15一種無線個域網(wǎng)(WPAN)標(biāo)準(zhǔn)，常稱為“藍(lán)芽“。IEEE802.16一種無線城域網(wǎng)(WMAN)，常稱為WiMAX（微波接入全球互通），提供無線寬帶接入。全球移動通信系統(tǒng)(GSM)-包括通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)協(xié)議的物理層規(guī)范，提供通過移動電話網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。3G-第三代移動通信技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù)。能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息。ZigbeeIEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。紅外線（IR）-波長為900納米左右的近紅外線。-通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。典型無線局域網(wǎng)(WLAN)

標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11工作頻段2.4，速度高達(dá)2Mbit/s。IEEE802.11b-工作頻段2.4GHz,速度高達(dá)

11Mbps.比基于802.11a標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備有更好的透過建筑物的能力。IEEE802.11g-工作頻段2.4GHz，速度高達(dá)

54Mbps。與802.11b工作在相同的射頻范圍內(nèi)。IEEE802.11a-工作頻段5GHz，速度高達(dá)

54Mbps。不能和基于802.11b和802.11g標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備互操作。IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)正在起草中。提議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻率為2.4Ghz或5GHz。預(yù)計數(shù)據(jù)速率為100Mbps至210Mbps。與IEEE802.11a一樣因工作頻率較高，它的覆蓋面積較小、透過建筑物的效率較低。吸頂天線

AP無線網(wǎng)卡2.4GHz

ISM(IndustrialScientificMedical)頻段免許可頻段2.4GHz頻段(802.11b/g)子信道劃分信道頻率(MHz)中國美/加歐日澳大利亞以色列12412（2401－2423）是是是是是否22417是是是是是否32422是是是是是是42427是是是是是是52432（2421－2443）是是是是是是62437（2426－2448）是是是是是是72442是是是是是是82447是是是是是是92452（2442－2464）是是是是是是102457是是是是是否112462（2451－2473）是是是是是否122467（2456－2478）是否是是是否132472（2461－2483）是否是是是否142484否否否802.11bonly否否我國開放的2.4GHz頻段和國外一致，為2.4-2.4835GHz每一個信道的常用帶寬802.11b是22MHz，802.11g是的20MHz2.4GHz頻段(802.11b/g)信道的不重疊應(yīng)用部署理想的802.11b信號偏離信道中心11MHz信號功率減少30dB左右，偏離22MHz，減少50dB。可選用的信道選擇重疊能量非常小“非重疊”信道，例：1、6和11信道3個不重疊應(yīng)用部署信道的頻率重疊5.8GHz頻段(802.11a)子信道劃分802.11a工作在寬松的5GHz頻段，美國:(5.15～5.825GHz),

歐洲:(5.15～5.825GHz),

中國:

(5.725～5.85GHz)。ChannelFrequencyrangeCentralFrequency

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

３４５１６０－５１８０５１７０

３６５１７０－５１９０５１８０

３８５１８０－５２００５１９０

４０５１９０－５２１０５２００

４２５２００－５２２０５２１０

４４５２１０－５２３０５２２０

４６５２２０－５２４０５２３０

４８５２３０－５２５０５２４０

５２５２５０－５２７０５２６０

５６５２７０－５２９０５２８０

６０５２９０－５３１０５３００

６４５３１０－５３３０５３２０

１４９５７３５－５７５５５７４５

１５３５７５５－５７７５５７６５

１５７５７７５－５７９５５７８５

１６１５７９５－５８１５５８０５

１６5５81５－５８3５５８2５信道示例信道頻率

(MHz)美國歐洲中國20MHz20MHz20MHz365180是是否385190否否否405200是是否425210否否否445220是是否465230否否否485240是是否525260是是否565280是是否605300是是否645320是是否1005500是是否1045520是是否1085540是是否1125560是是否1165580是是否1205600是是否1245620是是否1285640是是否1325660是是否1365680是是否1405700是是否1495745是否是1535765是否是1575785是否是1615805是否是1655825是否是802.11a/b/g比較協(xié)議信道最大帶寬頻段干擾能耗距離穿透性不重疊頻帶802.112Mbps2.4G多較小較遠(yuǎn)較強(qiáng)3802.11a54Mbps5.8G少較大較短較差12(不盡一致）802.11b11Mbps2.4G多較小較遠(yuǎn)較強(qiáng)3802.11g54Mbps2.4G多中中中3局域網(wǎng)IEEE802體系結(jié)構(gòu)模型與IEEE802標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)物理層結(jié)構(gòu)模型PLS=物理信令PMA=物理媒體連接

MAU=媒體連接單元

MDI=媒體相關(guān)接口另例：IEEE802.3物理層IEEE802.11物理層PLCP(物理層會聚過程子層)負(fù)責(zé)與MAC層交換數(shù)據(jù)幀，將MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU封裝成PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU。PMD(物理介質(zhì)依賴子層)負(fù)責(zé)通過無線信道收發(fā)數(shù)據(jù)幀。802.11b物理層PMD子層信號傳輸802.11bPLCP子層的SIGNAL字段取值所指示的不同速率及對應(yīng)的調(diào)制方式。加擾：使二進(jìn)制數(shù)據(jù)幀不具有連續(xù)的1或0序列。DSSS：DirectSequenceSpreadSpectrum直接序列擴(kuò)頻。一種擴(kuò)頻通信技術(shù)，將原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率，以在無線通信領(lǐng)域獲得令人滿意的抗噪聲干擾性能。DBPSK：DifferentiallycoherentBinaryPhaseShiftKeying，差分相干二進(jìn)制相移鍵控DQPSK：DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying，四相相對相移鍵控CCK：complementarycodekeying補(bǔ)碼鍵控調(diào)制：根據(jù)SIGNAL字段中的值選擇相應(yīng)的將二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成可以在ISM信道上傳送的載波信號。無線LAN(WLAN)組網(wǎng)示例基于基站（AP)的組網(wǎng)Ad-Hoc對等-自主式組網(wǎng)WLAN組網(wǎng)的物理層（信道）部署要點：覆蓋設(shè)計—無盲點區(qū)域頻率規(guī)劃—無重疊信道容量規(guī)劃—每接入點用戶WLAN物理信號覆蓋方式室內(nèi)覆蓋：單獨(dú)建設(shè)方式室內(nèi)覆蓋：共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式WLAN物理信號覆蓋方式室外覆蓋：

室外型AP覆蓋方式。WLAN物理信號覆蓋方式WLAN物理信號覆蓋方式室外覆蓋：

Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式。共享信道2.4（信道）復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)：就是按照一定的規(guī)律，在同一物理信道（無線或有線信道）中構(gòu)建多個子信道傳輸多路信號的技術(shù)。A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用“復(fù)用”是一種將若干個彼此獨(dú)立的信號，合并為一個可在同一信道上同時傳輸?shù)膹?fù)合信號，共用信道資源的方法。在收端將各個信號進(jìn)行分接信道復(fù)用技術(shù)的種類頻分多路復(fù)用（FDM）時分多路復(fù)用（TDM）波分多路復(fù)用（WDM）碼分多路復(fù)用（CDM）空分多路復(fù)用（SDM）在發(fā)端將各個信號進(jìn)行復(fù)接信道復(fù)用技術(shù)用于提高傳輸網(wǎng)信道資源共享分配利用率頻分復(fù)用FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)頻分復(fù)用技術(shù)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶(或稱子信道)，每個子頻帶為一子信道，每個子信道傳輸1路信號。所有子信道傳輸?shù)男盘柨梢酝瑫r并行的工作，信源各自同時占用不同的帶寬資源。信源在分配到一定頻帶的子信道后，在通信過程中自始至終都占用這個子信道頻帶。頻率1頻率2頻率3FDM頻分復(fù)用原理圖示時分復(fù)用技術(shù)是將按時間劃分為一段段時隙分配給多個信源，實現(xiàn)信道共享。--時分復(fù)用幀（TDM幀）。每個信道有確定數(shù)量和序號的時隙，構(gòu)成TDM幀，每一個信源在每一個TDM幀中分配并占用固定序號的時隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。TDM幀周期性出現(xiàn)，每一個信源在TDM幀中所占用的時隙也周期性出現(xiàn)。時分復(fù)用信源是在不同的時間占用同樣的帶寬資源。時分復(fù)用技術(shù)因時隙事先分配且固定不變，也叫同步/靜態(tài)時分復(fù)用。頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)TDM=同步時分復(fù)用（SynchronizationTime-DivisionMultiplexing）

此處“同步”是怎樣的意義？信源或用戶數(shù)據(jù)按時隙序號交換時分復(fù)用(TDM)信道應(yīng)用示例同步TDM的缺點ABCDaabbcdbcattttt4個時分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時分復(fù)用#2#3#4信源當(dāng)某信源沒有數(shù)據(jù)傳輸時，它所對應(yīng)的信道會出現(xiàn)空閑，而其他繁忙的信道無法占用這個空閑的信道，因此會降低線路的利用率。由于計算機(jī)數(shù)據(jù)通信的突發(fā)性，使用同步時分復(fù)用系統(tǒng)傳遞時，造成信道利用率不高。異步時分多路復(fù)用(Asynchronism

TDM)ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用信源也稱為標(biāo)記復(fù)用、智能時分多路復(fù)用、動態(tài)時分復(fù)用。時隙動態(tài)按需分配，而不非固定時隙分配。根據(jù)信號源是否要發(fā)送數(shù)據(jù)信號和對帶寬的需求情況來分配時隙。也稱統(tǒng)計時分復(fù)用(StatisticTDM)此處異步”是怎樣的意義？信源或用戶數(shù)據(jù)按標(biāo)記信息交換異步時分復(fù)用--ATDMStatisticTDM信道應(yīng)用示例2.4.2波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)復(fù)用方式：1310nm和1550nm波長的波分復(fù)用僅用兩個波長：1310nm窗口和1550nm窗口各一個波長，實現(xiàn)單纖雙窗口傳輸。稀疏波分復(fù)用（CWDM，CoarseWavelengthDivisionMultiplexing）

稀疏(波長間隔大)波分復(fù)用，相鄰信道的間距≥20nm

波長數(shù)目一般為4波或8波，最多16波使用1200~1700nm的寬窗口，目前主要應(yīng)用波長在1550nm的系統(tǒng)中。密集波分復(fù)用（DWDM，DenseWavelengthDivisionMultiplexing）

密集(波長間隔小)波分復(fù)用，相鄰信道間距≤1.6nm，例0.4nm

可以承載8～160個波長，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達(dá)400Gbit/s1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nmDWDM密集波分復(fù)用示意圖摻鉺光纖放大器82.5Gb/s1550nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA（Erbium-dopedOpticalFiberAmplifier）120km光調(diào)制器光解調(diào)器2.4.3碼分復(fù)用CDM(CodeDivisionMultiplexing)

碼分多路復(fù)用CDM又稱碼分多址(多路)訪問（CodeDivisionMultipleAccess,CDMA）,各信源使用經(jīng)過特殊挑選的彼此不會造成干擾的不同編碼序列（碼型）實現(xiàn)信道共享。將每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)每個站被指派一個唯一的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，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時，就發(fā)送序列11100100。110ttm個碼片信源的數(shù)據(jù)比特信源的碼片序列chipsequence碼片序列時間片序列Chip/碼片/時間片編碼序列-----碼片序列(chipsequence)碼片序列的正交關(guān)系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)正交碼片序列表示方法：雙極表示法

例：二進(jìn)制碼片序列雙極表示法碼片序列A站00011011-1-1-1+1+1-1+1+1B站00101110-1-1+1-1+1+1+1-1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(innerproduct)都是0：例：可計算A·B=0且若：S·T=0,則S·T=0因為S和T的分量中，對應(yīng)分量相同（同極）的數(shù)目與不相同（不同極）的數(shù)目是一樣的。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。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SxT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S·T=0S·T=0S·T=0S·S=1S·S=-1（二進(jìn)制0）S·S=1S·T=0被過濾S·T=±1被接收CDMA的技術(shù)原理CDMA的技術(shù)原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼（PN）進(jìn)行調(diào)制（碼片序列編碼）

，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，完成信息通信。例：信源原本發(fā)送B位,使用碼片序列編碼后需發(fā)送mB位，信息量增加了m倍，所以需要帶寬擴(kuò)頻m倍。設(shè)：碼片序列m=100bit,1MHz帶寬信道,1bit/Hz，有信源可達(dá)的數(shù)據(jù)速率B=1M/100=10kbps。CDMA效率分析例：1MHz的頻段用于100個站,

使用FDMA,每站有10KHz的帶寬,數(shù)據(jù)速率可為10kbps(設(shè)1bit/Hz)使用CDMA,每站使用完全的1MHz頻段(設(shè)1bit/Hz，可劃分成1Mbit的時間片-位片)若每站每傳輸一位使用時間片m<100，每站的有效帶寬=1M÷n>10Kbps信源的1bit位寬信源S100的碼片序列m(小于100)位片的碼片序列1M個位片信源S1的碼片序列每信源數(shù)據(jù)速率=1M

個時間片÷碼片序列位片(<100)>10Kbpsn=1M÷m>10K位寬2.5(傳輸網(wǎng))和數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸網(wǎng)按覆蓋地域可分為國際傳輸網(wǎng)、國內(nèi)傳輸網(wǎng)。國內(nèi)傳輸網(wǎng)又可分為長途傳輸網(wǎng)、本地傳輸網(wǎng)、接入傳輸網(wǎng)。傳輸網(wǎng)：一個將線傳輸、復(fù)接傳輸與交換功能集為一體的，并由統(tǒng)一管理系統(tǒng)操作的綜合（電話、數(shù)據(jù)、視頻等）信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。為各種專業(yè)網(wǎng)（如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)）提供透明傳輸通道/服務(wù)，也稱電信網(wǎng)。傳輸網(wǎng)可由多種信號傳輸系統(tǒng)構(gòu)成。

數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳送交換、傳輸?shù)亩际菙?shù)字化脈沖（數(shù)字信號）序列的傳輸系統(tǒng)。主流數(shù)字傳輸系統(tǒng)

PDH

準(zhǔn)同步數(shù)字(脈沖)序列傳輸系統(tǒng)(網(wǎng))SDH

同步數(shù)字(脈沖)序列傳輸系統(tǒng)(網(wǎng))WDM

波分多路復(fù)用傳輸系統(tǒng)(網(wǎng))光纜/光纖網(wǎng)SDH和PDH是各具有不同傳輸速率轉(zhuǎn)換機(jī)制和封裝結(jié)構(gòu)的傳輸網(wǎng)體系。同步：在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，保證數(shù)字交換設(shè)備之間脈沖序列傳送速率完全保持一致。

數(shù)字傳輸系統(tǒng)：交換、傳輸數(shù)字化脈沖方式信號的系統(tǒng)，在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳送的信號都是數(shù)字化的脈沖序列。數(shù)字傳輸系統(tǒng)(網(wǎng))數(shù)字傳輸系統(tǒng)應(yīng)用示意傳輸網(wǎng)應(yīng)用示例-1傳輸網(wǎng)應(yīng)用示例-2PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字傳送)傳輸網(wǎng)體系

PDH傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)系統(tǒng)，是在數(shù)字通信網(wǎng)的每個節(jié)點上都分別設(shè)置高精度的時鐘，這些時鐘的信號都具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率。盡管每個時鐘的精度都很高，但總還是有一些微小的差別。為了保證通信的質(zhì)量，要求這些時鐘的差別不能超過規(guī)定的范圍。因此，這種同步方式嚴(yán)格來說不是真正的同步，所以叫做“準(zhǔn)同步”。E1的速率:32×8×1/(125×10-6)=2.048Mb/s,12332幀片時長125微妙，分為32個時隙每個時隙傳送8bitT1的速率=(24×8+1×1)/(125×10-6)=1.544Mb/s1224幀片時長125微妙,分為24個時隙,每時隙傳送8bit,每幀另有一位同步碼

PCM：（脈沖編碼調(diào)制）。將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的技術(shù)。字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生數(shù)字信號。

一路電話信號的數(shù)字化調(diào)制：8000脈沖采樣/s,每脈沖8bit編碼量化，每秒產(chǎn)生8*8000=64Kbit數(shù)據(jù)PCM體制

PCM體制：將多路PCM調(diào)制的電話信號封裝在TDM子信道（TDM幀）中，以支持在中繼線上同時傳送多路電話的機(jī)制。

PCM體制有兩個互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)：北美的24路PCM（簡稱為T1）。T1的速率是1.544Mb/s。T1幀

歐洲的30路PCM（簡稱為E1）。E1的速率是2.048Mb/sE1幀PCM體制的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率–序列/系列當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用進(jìn)一步的復(fù)用方法。系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群符號E1E2E3E4E5歐洲體制話路數(shù)3012048019207680數(shù)據(jù)率（Mb/s）2.0488.44834.368139.264565.148符號T1T2（4T1）T3（7T2)T4（6T3)北美體制話路數(shù)24966724032數(shù)據(jù)率（Mb/s）1.5446.31244.736274.176T載波層級示意PDH(準(zhǔn)同步數(shù)字傳送--序列/系列)商用光纖通信機(jī)制準(zhǔn)同步數(shù)字系列兩種基礎(chǔ)速率：?以1.544Mb/s為第一級(一次群，或稱基群)基礎(chǔ)速率，采用的國家有北美各國和日本;?以2.048Mb/s為第一級(一次群)基礎(chǔ)速率，采用的國家有西歐各國和中國。SDH同步數(shù)字序列采用PCM體制、PDH的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在缺點，主要有：不是同步傳輸。在過去相當(dāng)長的時間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。

同步光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)(北美標(biāo)準(zhǔn))各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。以傳輸速率51.84Mb/s為基礎(chǔ)對應(yīng)電信號為STS-1---第1級同步傳送信號(SynchronousTransportSignal)對應(yīng)光信號則稱為OC-1---第1級光載波（OpticalCarrier）。ITU-T以SONET為基礎(chǔ)，制訂出國際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列SDH(歐洲標(biāo)準(zhǔn))。SDH的基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級同步傳遞模塊(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中的OC-3速率。線路速率(Mb/s)SONET符號ITU-T的SDH符號表示線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

SDH的STM級及與SONET的OC級/STS級的對應(yīng)關(guān)系序列/系列SDH與SONET工作機(jī)制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)器段段段線路路徑RPR的簡稱ResilientPacketRing彈性分組環(huán)WDM波分多路復(fù)用傳輸網(wǎng)（公共電信）接入傳輸系統(tǒng)（網(wǎng)）用于用戶網(wǎng)或用戶終端接入互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)：

xDSL

(各種數(shù)字用戶線路)接入

（網(wǎng)）

HFC

(混合光纖/銅線)接入（網(wǎng)）光纖接入（網(wǎng)）無線接入（網(wǎng)）城域以太網(wǎng)

MSTP(多業(yè)務(wù)傳輸平臺)接入（網(wǎng)）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)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在300~3400kHz的范圍內(nèi)，但用戶線本身實際可通過的信號頻率仍然超過1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫。xDSL是各種類型的總稱，前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。包括：ADSL------非對稱數(shù)字用戶線RADSL—-速率自適應(yīng)數(shù)字用戶線，是ADSL的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率。VDSL------甚高速數(shù)字用戶線SDSL------對稱數(shù)字用戶線IDSL-------雙向ISDN速率（144Kbps)數(shù)字用戶線HDSL-----高速數(shù)字用戶線等。ADSL接入示例ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線電話分離器區(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至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復(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）電話分離器PS(POTSSplitter)

ADSL技術(shù)機(jī)制上行和下行帶寬做成不對稱的。上行:用戶到ISP，下行:ISP到用戶。ADSL系統(tǒng)中可使用的三種調(diào)制