計算機網(wǎng)絡(luò)物理層

關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)物理層第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.1物理層的基本概念問題的提出：如何在連接各種計算機的傳輸媒體上透明地傳輸比特流。（向上屏蔽掉媒體的差異）用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程(procedure)。物理層的主要任務(wù)可描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： （1）機械特性：連接器形狀，排列，尺寸等。 （2）電氣特性：電壓的范圍。 （3）功能特性：電壓的意義。 （4）規(guī)程特性：事件順序。第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六多車道公路是并行傳輸……100101110100100111010001011010通信線路上通常都是串行傳輸?shù)?頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)(或發(fā)送端)、傳輸系統(tǒng)(或傳輸網(wǎng)絡(luò))和目的系統(tǒng)(或接收端)。第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六二、通信系統(tǒng)有關(guān)的基本概念數(shù)據(jù)、信息與信號數(shù)據(jù)(Data)是運送信息的實體信息（Information）數(shù)據(jù)的內(nèi)容或含義信號(Signal)是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)通信系統(tǒng)有關(guān)的基本概念信息→數(shù)據(jù)→信號→在介質(zhì)上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過介質(zhì)傳送到目的地。第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六模擬的：連續(xù)變化的信號，多見為正/余旋波形數(shù)字的：取值僅允許有限的幾個離散數(shù)值Modulation調(diào)制，Demodulation解調(diào)調(diào)制：將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)的過程第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字數(shù)據(jù)信號：模擬信號、數(shù)字信號信道：模擬信道、數(shù)字信道數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问叫诺?表示向某一個方向傳送信息的媒體(注意:邏輯概念,與線路的區(qū)別)不同類型的數(shù)據(jù)和信號在不同類型的信道上傳輸有4種組合。通信系統(tǒng)有關(guān)的基本概念第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)字信號的傳輸方式通信系統(tǒng)有關(guān)的基本概念?基帶傳輸：信號按原來的形式通過數(shù)字信道進行傳輸，即：將編碼后的數(shù)字脈沖信號直接放在信道上傳送。

是“直接控制信號狀態(tài)”的傳輸方式，例如：以太網(wǎng)?頻帶傳輸：將基帶信號調(diào)制成模擬信號后再傳送，接收方需要解調(diào)是“控制載波信號狀態(tài)”的傳輸方式，例如：通過電話模擬信道傳輸?寬帶信號：是將基帶信號進行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六信道的傳輸模式(通信方式)通信雙方的信息交互方式，按數(shù)據(jù)流動的方向有三種基本方式：（1）單向通信：又稱為單工通信，即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。（2）雙向交替通信：又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。（3）雙向同時通信：又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。通信系統(tǒng)有關(guān)的基本概念第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六碼元的含義第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六比特傳輸和碼元傳輸?shù)?1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六三、信道上的最高碼元傳輸速率

§2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六奈奎斯特(Nyquist)準則：理想低通信道(帶寬為WHz)的最高碼元傳輸速率

=2WBaud

即每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個碼元。理想帶通信道的最高碼元傳輸速率=WBaud即每赫帶寬的帶通信道的最高碼元傳輸速率為每秒1個碼元。信道上的最高碼元傳輸速率第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六強調(diào)：奈氏準則給出的是個理論上限數(shù)值，一個實際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率要明顯地低這個值。波特是每秒傳送的碼元數(shù)(即信號傳送速率)。又稱為調(diào)制速率、波形速率或符號速率；而比特是信息量的單位。信道上的最高碼元傳輸速率第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六M最大數(shù)據(jù)率(C)26000bps412000bps818000bps話音級線路(3000Hz)Rbaud=6000baudBit與Baud的關(guān)系1Baud=（log2M）bps

其中M是信號的編碼級數(shù)。也可以寫成

Rbit=Rbaudlog2M

一個碼元中可以傳送多個比特（bit），所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特。信道上的最高碼元傳輸速率第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六四、信道的極限信息傳輸速率香農(nóng)公式

信道的極限信息傳輸速率可表達為

C=Wlog2(1+S/N)bit/s

其中：W為信道的帶寬(以Hz為單位)；

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。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。§2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六奈氏準則和香農(nóng)公式的主要區(qū)別是什么？這兩個公式對數(shù)據(jù)通信的意義是什么？奈氏準則指出了：碼元傳輸?shù)乃俾适鞘芟薜?，不能任意提高，否則在接收端就無法正確判定碼元是1還是0。

奈氏準則是在理想條件下推導(dǎo)出的。實際條件的最高碼元傳輸速率要小些。研究的任務(wù)就是要在實際條件下，找出較好的傳輸碼元波形，將比特轉(zhuǎn)換為較為合適的傳輸信號。但是，奈氏準則并沒有對信息傳輸速率（b/s）給出限制。要提高信息傳輸速率就必須使每一個傳輸?shù)拇a元能夠代表許多個比特的信息。這就需要有很好的編碼技術(shù)。香農(nóng)公式給出了信息傳輸速率的極限，該極限是不能夠突破的。要想提高信息的傳輸速率，或者必須設(shè)法提高傳輸線路的帶寬，或者必須設(shè)法提高所傳信號的信噪比，此外沒有其他任何辦法?！?.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.3物理層下面的傳輸媒體

傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(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。傳輸媒體可分為兩大類:導(dǎo)向傳輸媒體、非導(dǎo)向傳輸媒體。在導(dǎo)向傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體(銅線或光纖)傳播，而非導(dǎo)向傳輸媒體就是指自由空間，在非導(dǎo)向傳輸媒體中電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六一、雙絞線

把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來就構(gòu)成了雙絞線。 從用戶電話機到交換機的這段線稱為用戶線或用戶環(huán)路(subscriberloop)?！?.3.1導(dǎo)向傳輸媒體第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)（以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音）(雙絞線外沒有任何附加屏蔽)2.3.1.1雙絞線

在雙絞線電纜(也稱雙扭線電纜)內(nèi),不同線對具有不同的扭絞長度，一般地說，扭絞長度在38.1cm至14cm內(nèi)，按逆時針方向扭絞，相鄰線對的扭絞長度在12.7cm以上。

第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六雙絞線型號1、一類：主要用于傳輸語音（一類標準主要用于八十年代初之前的電話線纜），不用于數(shù)據(jù)傳輸。

2、二類：傳輸頻率為1MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊令牌網(wǎng)。

3、三類:該電纜的傳輸頻率為16MHz,用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于10base-T。

4、四類:該類電纜的傳輸頻率為20MHz,用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10base-T/100base-T。

5、五類:該類電纜增加了繞線密度,外套一種高質(zhì)量的絕緣材料,傳輸頻率為100MHz,用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100base-T和10base-T網(wǎng)絡(luò)，這是最常用的以太網(wǎng)電纜。2.3.1.1雙絞線第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六超五類電纜(EnhancedCat5)：它是在對現(xiàn)有的UTP五類雙絞線的部分性能加以改善后出現(xiàn)的系統(tǒng)，不少性能參數(shù)，如近端串擾(NEXT)、衰減串擾比(ACR)等都有所提高，但其傳輸帶寬仍為100MHz。六類電纜(Cat6)：它是一個新級別的電纜系統(tǒng)，除了各項參數(shù)都有較大提高之外，其帶寬將擴展至200MHz或更高。

在雙絞線電纜的外面包皮上一般印有“AMPSYSTEMSCABLE……24AWG……CAT5”的字樣，表示該雙絞線是AMP公司(最具聲譽的雙絞線品牌)的五類雙絞線，其中24AWG表示是局域網(wǎng)中所使用的雙絞線，CAT5表示為五類。

2.3.1.1雙絞線第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六RJ-45連接器2.3.1.1雙絞線RJ-45連接器包括一個插頭（水晶頭）和一個插孔。插孔安裝在機器上或布線設(shè)備上，而插頭和雙絞線相連。EIA/TIA制定的布線標準規(guī)定了8根針腳的編號。第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六制作雙絞線的壓線鉗2.3.1.1雙絞線第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六雙絞線的兩端的連接：直通線（也稱正線、平行線）EIA/TIA568B白橙橙白綠藍白藍綠白棕

棕

１2345678白橙橙白綠藍白藍綠白棕

棕

１2345678EIA/TIA568BRX+RX-TX+未使用未使用TX-未使用未使用TX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用2.3.1.1雙絞線

在10/兆比秒和100Mb/s以太網(wǎng)中只使用兩對導(dǎo)線。也就是說，只使用4根針腳（1,2,3和6），1和2用于發(fā)送，3和4用于接收第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六⑴直通線纜水晶頭兩端都是遵循EIA/TIA568A或EIA/TIA568B標準，每組繞線是一一對應(yīng)的。適用場合：交換機（或集線器）UPLINK口<----

交換機（或集線器）普通端口交換機（或集線器）普通端口

<-----

計算機（終端）網(wǎng)卡2.3.1.1雙絞線第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六雙絞線的兩端的連接：交叉線（也稱反線）EIA/TIA568B１2345678１2345678EIA/TIA568ATX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用TX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用2.3.1.1雙絞線白橙橙白綠藍白藍綠白棕

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白橙橙白綠藍白藍綠白棕

棕

第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六⑵交叉線纜水晶頭一端遵循EIA/TIA568A，而另一端遵循EIA/TIA568B標準。即兩個水晶頭的連線交叉連接，A水晶頭的1，2對應(yīng)B水晶頭的3，6；而A水晶頭的3，6對應(yīng)B水晶頭的1，2。適用場合：交換機（或集線器）普通端口--

交換機（或集線器）普通端口計算機網(wǎng)卡（終端）---

計算機網(wǎng)卡（終端）2.3.1.1雙絞線第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六二、同軸電纜

同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線(單股實心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層(也可以是單股的)以及保護塑料外層所組成。§2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將同軸電纜分為兩類： （1）50同軸電纜

50同軸電纜又稱為基帶同軸電纜。一條電纜只用于一個信道，用于數(shù)字傳輸。 在傳輸基帶數(shù)字信號時，可以有多種不同的編碼方法。后面的圖畫的是未經(jīng)編碼的原基帶數(shù)字信號和在計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的兩種編碼方法，即：曼徹斯特(Manchester)編碼和差分曼徹斯特編碼。2.3.1.2同軸電纜第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2.3.1.2同軸電纜第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

（2）75同軸電纜

75同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。在計算機通信中，“寬帶系統(tǒng)”是指采用了頻分復(fù)用和模擬傳輸技術(shù)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)。一條電纜同時傳輸不同頻率的多路模擬信號，用于模擬傳輸，300—450MHz，100km，需要放大器 雙電纜系統(tǒng)的示意圖如圖(a)所示。頭端(headend)的作用是將各計算機從發(fā)送電纜發(fā)過來的信息轉(zhuǎn)換到接收電纜，使得各計算機能從接收電纜上收到發(fā)送給它們的信息。 圖(b)為單電纜系統(tǒng)。2.3.1.2同軸電纜第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2.3.1.2同軸電纜第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六三、光纖

光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細，其直徑只有8~100m。正是這個纖芯用來傳導(dǎo)光波。其特點是：§2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體-依靠光波承載信息-速率高，通信容量大 僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）-傳輸損耗小，適合長距離傳輸-抗干擾性能極好，保密性好-輕便第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六光纖傳輸原理-光從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時會產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當入射角≥臨界值時產(chǎn)生全反射，不會泄漏。-纖芯的折射率高、玻璃包層的折射率低 -有光脈沖-1，無光脈沖-02.3.1.3光纖第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2.3.1.3光纖第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2.3.1.3光纖光纖收發(fā)問題光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器電信號電信號光信號光纖傳輸系統(tǒng)組成：光源，傳輸介質(zhì)，監(jiān)測器光源分：激光和發(fā)光二極管第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼2.3.1.3光纖第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六多芯光纖結(jié)構(gòu)芯封套外套加強芯光纖外鞘加強芯光纖束2.3.1.3光纖第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點，而且還具有其他的一些特點：（1）傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸特別經(jīng)濟。（2）抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。（3）無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。（4）體積小，重量輕。缺點：對接復(fù)雜

當采用光纖連網(wǎng)時，常常將一段段點到點的鏈路串接起來構(gòu)成一個環(huán)路，通過T形接頭連接到計算機。

T形接頭有兩種：無源的和有源的。無源的T形接頭由于完全是無源的，因此非?？煽?。2.3.1.3光纖第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六有源的T形接頭實際上就是一個有源轉(zhuǎn)發(fā)器(如圖所示)。2.3.1.3光纖第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1．短波通信：高頻、電離層反射、通信質(zhì)量差、速率低2．地面微波接力通信

其主要特點是：微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大；因為工業(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，對微波通信的危害比對短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見效快。§2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六兩個地面站之間傳送距離：50-100km地球地面站之間的直視線路微波傳送塔§2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六微波接力通信缺點：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有時一個天線發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達接收天線，因而造成失真；微波的傳播有時也會受到惡劣氣候的影響；與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差；對大量中繼站的使用和維護要耗費一定的人力和物力。3．衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信的最大特點是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關(guān)。廣播式通信、保密差、技術(shù)復(fù)雜、成本高。 衛(wèi)星通信的另一特點就是具有較大的傳播時延。§2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六與地面站相對固定位置使用3個衛(wèi)星覆蓋全球傳輸延遲時間長地球§2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六常用傳輸媒體的比較第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸§2.4.1模擬傳輸系統(tǒng)早期電話系統(tǒng)，可用FDM技術(shù)提高線路利用率§2.4.2調(diào)制解調(diào)器（數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬傳輸）1．調(diào)制解調(diào)器的作用第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

若所傳送的碼元速率越高，信號的失真就越嚴重。 調(diào)制解調(diào)器(modem)就是由調(diào)制器(MOdulator)和解調(diào)器(DEModulator)這兩個字各取其字頭合并而成的。 調(diào)制器的主要作用就是：在一條標準的二線模擬話路(3.1kHz)上提供全雙工的異步數(shù)字通信。調(diào)制進行波形變換、解調(diào)進行波形識別。§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?0頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2．幾種最基本的調(diào)制方法 所謂調(diào)制就是進行波形變換?；蛘吒鼑栏裥?，是進行頻譜變換，將基帶數(shù)字信號的頻譜變換成為適合于模擬信道傳輸?shù)念l譜。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：（1）調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化（2）調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化（3）調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

調(diào)頻又稱為移頻鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)而調(diào)相又稱為移相鍵控PSK(PhaseShiftKeying)。移相鍵控還可再分為絕對移相鍵控和相對移相鍵控(DPSK差分碼，抗干擾性好)。

為了達到更高的信息傳輸速率，可以采用技術(shù)上更復(fù)雜的多元制振幅相位混合調(diào)制方法。后面為正交調(diào)制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)的星座圖。§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六可以看出，若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多(即在星座圖中的點數(shù)越多)，則在接收端進行解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六3．關(guān)于調(diào)制解調(diào)器的速率 圖(a)表示兩個計算機用戶A和B通過V.34調(diào)制解調(diào)器(33.6kbit/s)進行通信。 由于大部分的ISP都使用租用數(shù)字專線接入到電話交換機，因此用戶與ISP之間的通信信道是圖(b)所示的那樣。

§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后到用戶環(huán)路，只有在模擬信號到達用戶的調(diào)制解調(diào)器后才進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，這時才產(chǎn)生量化噪聲。第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六4．調(diào)制解調(diào)器使用異步通信方式問題：接收端如何確定判決的時刻

同步通信和異步通信同步通信就是要求接收端的時鐘頻率和發(fā)送端的時鐘頻率相等(這常稱為收發(fā)雙方的時鐘是同步的)，以便使接收端對收到的比特流的采樣判決的時間是準確的。

當接收端的判決點移動的時間超過碼元寬度的一半時(本來判決點應(yīng)當處于每一個碼元的中間)，就要產(chǎn)生差錯(比特重讀或漏讀)，這就是所謂的滑動(slip)。

準同步方式是各有關(guān)信號使用一些獨立的、具有相同的頻率標稱值的時鐘源，但這些頻率的實際數(shù)值允許有微小的誤差(在容許范圍之內(nèi))。可降低成本和復(fù)雜度§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)?7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸異步通信在發(fā)送端將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)以字節(jié)(8個比特)為單位進行逐個字節(jié)的封裝，增加起停位?？捎昧畠r時鐘，僅要求10bit不偏移即可。

以字節(jié)為單位傳送，字節(jié)內(nèi)要求精確時鐘，字節(jié)間可間隔任意長時間。通過增加通信開銷(因而數(shù)據(jù)的有效傳輸速率就降低了)使接收端能夠使用廉價的、具有一般精度的時鐘來進行數(shù)據(jù)通信。第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六問題：模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸PCM(PulseCodeModulation)體制

模擬電話信號的數(shù)字化，即采樣和量化。采樣：根據(jù)采樣定理，只要采樣頻率不低于電話信號最高頻率的2倍，就可以從采樣脈沖信號無失真地恢復(fù)出原來的電話信號。量化：將每個樣本用多少二進制表示出來（樣本精度） 標準的電話信號的最高頻率為3.4kHz，為方便起見，采樣頻率就定為8kHz，相當于采樣周期為125s。每個樣本用8bit編碼，因此數(shù)據(jù)率為64kbps?！?.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六TDM(TimeDivisionMultiplexing)體制目的：提高線路利用率30路制的線路在歐洲叫做E1遠距離數(shù)字通信線，重要參數(shù)如下：每一個話路的數(shù)據(jù)傳輸率＝8000×8=64kb/s。16幀組成1復(fù)幀(用于同步)。每幀由32個時間片(信道)組成。每個信道每次傳送8位代碼。每秒鐘傳送8000幀，每幀125ms。數(shù)據(jù)傳輸率：R＝8000×32×8＝2048kb/s。24路制的線路在北美叫做T1遠距離數(shù)字通信線，重要參數(shù)如下：每一個話路的數(shù)據(jù)傳輸率＝8000×8=64kb/s。12幀組成1復(fù)幀(用于同步)。每幀由24個時間片(信道)和1位同步位組成。每個信道每次傳送8位代碼，1幀有24×8＋1＝193bit。每秒鐘傳送8000幀，每幀125ms。數(shù)據(jù)傳輸率R＝8000×193＝1544kb/s?！?.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

在2.048Mbit/s的傳輸線路兩端同步旋轉(zhuǎn)的開關(guān)，表示32個時隙中的比特的發(fā)送和接收必須和時隙的編號相對應(yīng)，不能弄亂?！?.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六

可以看出如果兩個計算機之間的通信線路是模擬、數(shù)字交替組成，則不能發(fā)揮數(shù)字傳輸?shù)乃俾矢叩膬?yōu)越性。§2.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六多路復(fù)用的T1流第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.5信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時間占用不同的頻帶寬度資源。時分復(fù)用：所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。§2.5.1頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六問題：當使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，當用戶在某一段時間暫時無數(shù)據(jù)傳輸時只能讓分配給他的子信道空閑著，而其他用戶也無法使用其空閑的線路資源?！?.5信道復(fù)用技術(shù)解決辦法：統(tǒng)計時分復(fù)用STDM(StatisticTDM)又稱為異步時分復(fù)用，而普通的時分復(fù)用稱為同步時分復(fù)用。它使用集中器，按需動態(tài)地分配時隙。能明顯地提高信道的利用率，但是增加開銷。第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.5信道復(fù)用技術(shù)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)t1t2t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期1周期2同步TDM帶寬浪費A1B1C2B2周期1周期2統(tǒng)計TDM可用帶寬第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.5.3碼分復(fù)用原理

碼分復(fù)用CDM(CodeDivisionMultiplexing)是另一種共享信道的方法。即碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此不會造成干擾。

碼分復(fù)用最初是用于軍事通信，因為這種系統(tǒng)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)?！?.5信道復(fù)用技術(shù)第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六方法 在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。（m一般為64或128） 每個站被指派唯一的mbit碼片序列，發(fā)送時1對應(yīng)m，0對應(yīng)m的反碼。數(shù)據(jù)率增加m倍，又稱擴頻通信。 各站碼片兩兩正交，即：

S?T=0S?S=1S?S反=1

實現(xiàn)各站同時發(fā)送接收，互相不干擾?！?.5信道復(fù)用技術(shù)第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六4個站進行CDMA通信,碼片分別為A:-1-1-1+1+1-1+1+1B:-1-1+1-1+1+1+1-1C:-1+1-1+1+1+1-1-1D:-1+1-1-1-1-1+1-1現(xiàn)收到碼片序列為(-1+1-3+1-1-3+1+1)判斷各站發(fā)出的數(shù)據(jù)是0還是1第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六§2.7物理層接口標準一、EIA-232-E（RS-232-C）V.24標準電話線路接口它是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定