計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理-第2章物理層課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理

第2章物理層主講：劉紅旗

(0377)62076344第2章物理層

2.1物理層的基本概念2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本概念2.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)2.4信道的極限容量（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

2.5數(shù)據(jù)通信方式2.6

數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)調(diào)制（重點(diǎn)）2.7物理層下面的傳輸媒體2.8信道復(fù)用技術(shù)（重點(diǎn)、難點(diǎn)）2.9數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.10寬帶接入技術(shù)2.1物理層的基本概念 物理層位于傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）之上，它的作用是盡量屏蔽具體物理設(shè)備或傳輸媒體的差異，為上層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供統(tǒng)一的服務(wù)。 因此，物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：機(jī)械特性指明采用的連接器的幾何尺寸、插件的引腳及分布位置。電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。過程特性指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2.2.2信息、數(shù)據(jù)與信號(hào)信息(Information)

是人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物的存在方式及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。數(shù)據(jù)(Data)

運(yùn)送信息的實(shí)體，是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式。信號(hào)(Signal)

是數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，即數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，如電壓、電流、磁場(chǎng)的強(qiáng)度等。雪六角形涼白色信息數(shù)據(jù)信號(hào)信息：人對(duì)雪花和馬的認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)：文字，二進(jìn)制數(shù)，十進(jìn)制數(shù)信號(hào)：電壓，光，磁場(chǎng)強(qiáng)度2.2.3模擬與數(shù)字模擬——連續(xù)

數(shù)字——離散tt模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)的值是某個(gè)區(qū)間內(nèi)的連續(xù)值。模擬數(shù)據(jù)的物理信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)，但不精確且容易受干擾。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值是某個(gè)區(qū)間內(nèi)的有限個(gè)離散值。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有精確以及受擾動(dòng)可以恢復(fù)的特性。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)tt模擬信道和數(shù)字信道信道（channel）向某一個(gè)方向傳輸信息的媒體。模擬信道是用來傳輸連續(xù)的模擬信號(hào)(如正弦波信號(hào))的信道；如果利用模擬信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號(hào)之間的變換（A/D變換器）。數(shù)字信道是用來傳輸離散的數(shù)字信號(hào)(如脈沖信號(hào))的信道。

模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)來表示，因而也可以用其中任意一種形式傳輸。模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)數(shù)字發(fā)送器2.2.4數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问紻TE通過DCE與通信傳輸線路相連DTEDCEDCE串行比特傳輸信號(hào)線與控制線用戶環(huán)境通信環(huán)境用戶設(shè)施通信設(shè)施DTE信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施用戶環(huán)境按照DCE之間傳輸?shù)男盘?hào)類型，又可將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)：DCE之間傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)是模擬通信系統(tǒng)；DCE之間傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)。2.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)：波特率

——碼元的傳輸速率比特率

——信息的傳輸速率信道容量

——信道能達(dá)到的最大傳輸能力。

誤碼率

——數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸可靠性的指標(biāo)波特率和比特率碼元是承載數(shù)據(jù)的基本信號(hào)單元。波特率（碼元傳輸速率）：每秒傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位是Baud（波特）比特率：指的是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)，速率的單位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等。誤碼率誤碼率：是二進(jìn)制碼元在信道中被傳錯(cuò)的概率。根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)理論，此概率近似等于被傳錯(cuò)的碼元數(shù)與所傳送的碼元總數(shù)之比。即：

Pe=Ne/N

其中：

Ne為被傳錯(cuò)的碼元數(shù)；N為所傳送的碼元總數(shù)；Pe為誤碼率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要求誤碼率低于10-6。如果實(shí)際傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，需折合成二進(jìn)制碼元計(jì)算。信道容量信道容量（也稱為傳輸帶寬）：

指信道能達(dá)到的最大傳輸能力，即信道的最大（極限）數(shù)據(jù)傳輸速率。……………………….2.4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。2.4.1奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaudW是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz)不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯邢薜模瑐鬏斔俾食^此上限，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_的問題，使接收端對(duì)碼元的識(shí)別成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能過通過的信號(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)干擾。 如果編碼方式的碼元狀態(tài)數(shù)為M，就得到了理想低通信道的極限信息傳輸速率（即信道容量）Cmax： Cmax=2Wlog2M(bps) 因?yàn)樾诺揽偸怯性肼暤?，因此奈奎斯特?zhǔn)則給出的是理論上的上限。實(shí)際的信道所能傳輸?shù)淖罡邤?shù)據(jù)傳輸速率（或者最高碼元速率），要明顯地低于奈奎斯特準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。另一種形式的奈奎斯特準(zhǔn)則理想帶通信道的最高碼元傳輸速率=WBaudW是理想帶通信道的帶寬，單位為赫(Hz)

不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)不能通過如果編碼方式的碼元狀態(tài)數(shù)為M，就得到了理想帶通信道的極限信息傳輸速率（即信道容量）Cmax： Cmax=Wlog2M(bps)2.4.2香農(nóng)定理香農(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、無差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C（即傳輸帶寬）可表達(dá)為

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

W

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。S/N—信噪比，常以分貝(dB)表示

記為：信噪比(dB)=10*log10(S/N)

(dB)

練習(xí)： 求信噪比為30分貝，帶寬為4kHz的信道的最大數(shù)據(jù)速率(信道容量)。

2.5.1數(shù)據(jù)通信的方向 從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下三種類型：?jiǎn)蜗蛲ㄐ牛▎喂ねㄐ牛畔⒅荒艹粋€(gè)方向傳遞，信息傳輸方向不能改變。只需一條信道。雙向交替通信（半雙工通信）——數(shù)據(jù)信息可以雙向傳遞，但不能同時(shí)進(jìn)行。在此方式中信息流輪流使用發(fā)送和接收裝置。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——能同時(shí)進(jìn)行雙向通信。需要兩條不同方向的信道。2.5.2并行傳輸和串行傳輸在計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中，根據(jù)組成字符的各個(gè)二進(jìn)制位是否同時(shí)傳輸，通信方式分為:并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸幾位數(shù)據(jù)同時(shí)從一個(gè)設(shè)備發(fā)往另一設(shè)備，傳輸速度快。計(jì)算機(jī)內(nèi)部常用（并行數(shù)據(jù)傳輸線稱為“總線”）。亦用于短距傳輸。串行傳輸數(shù)據(jù)一位位地按順序傳送，一次只能傳送一位。實(shí)現(xiàn)容易，但傳輸速度慢，通常用于遠(yuǎn)程通信。與線路接口處需要有“并-串”或“串-并”轉(zhuǎn)換器。串行傳輸又分為：同步方式和異步方式。2.5.3同步傳輸和異步傳輸 所謂同步，就是要求接收端按照發(fā)送端所發(fā)送碼元的頻率或起止時(shí)間來接收數(shù)據(jù)，使得收發(fā)雙方在時(shí)序上保持一致。 通常采用的同步方式有兩種：異步法（異步傳輸）：收發(fā)雙方獨(dú)立產(chǎn)生同步時(shí)鐘，但定期進(jìn)行同步。以字符為單位進(jìn)行傳輸。傳輸?shù)男时容^低。常用于計(jì)算機(jī)與Modem之間的數(shù)據(jù)傳輸。同步法（同步傳輸）：接收方的時(shí)鐘完全由發(fā)送方控制。以幀為單位進(jìn)行傳輸。適用于快速的和較大規(guī)模的信息傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信采用同步傳輸。2.5.4基帶傳輸和頻帶傳輸基帶信號(hào)：將來自信源的信號(hào)常稱為基帶信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)字信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。另一種定義：基帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。

基帶傳輸是在信道中直接傳送基帶信號(hào)。使用數(shù)字信號(hào)的傳輸都是基帶傳輸?；鶐鬏敳恍枰{(diào)制解調(diào)器，設(shè)備費(fèi)用低，適合短距離的數(shù)據(jù)輸。頻帶傳輸是將基帶信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)，放到信道的通頻帶寬之內(nèi)進(jìn)行傳輸。寬帶信號(hào)：是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號(hào)?！?2.6數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)調(diào)制2.6.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼2.6.2模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼2.6.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼2.6.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼使用基帶傳輸時(shí)：在發(fā)送端要將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為數(shù)字信號(hào)，以便在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，這一過程稱為編碼。在接收端，要將數(shù)字信號(hào)還原為原來的形式，這一過程稱為解碼。最常用的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)有以下幾種：（1）非歸零碼NRI；（2）曼徹斯特編碼；（3）差分曼徹斯特編碼。不歸零編碼（NRZ）負(fù)電平用于表示一個(gè)二進(jìn)制值，正電平用于表示另一個(gè)二進(jìn)制值由比特值決定信號(hào)的電平。NRZ碼是最容易實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是直接將計(jì)算機(jī)發(fā)出的信號(hào)加到通信線路上，未作任何處理，代價(jià)也最低。但NRZ碼的缺點(diǎn)是接收方無法判斷一位的開始和結(jié)束，即不具備同步特性。主要用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部通信。曼徹斯特編碼每個(gè)比特的中間位置處都存在一個(gè)跳變。這種中間處的跳變既含有時(shí)鐘信息，也含有數(shù)據(jù)信息：從低到高的跳變代表1，從高到低的跳變代表0(注意有些系統(tǒng)也可能相反)。差分曼徹斯特編碼比特中間位置處的跳變僅含有時(shí)鐘信息。在比特間隔開始處如果出現(xiàn)跳變表示0，如果沒有跳變表示1。曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的應(yīng)用曼徹斯特編碼是IEEE802.3（以太局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼（使用同軸電纜和雙絞線）。差分曼徹斯特編碼是IEEE802.5（令牌局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼（使用屏蔽雙絞線）?！?2.6.2模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼1.PCM脈沖編碼調(diào)制

——是最基本的模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化編碼方法對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行幅度采樣，使連續(xù)信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散信號(hào)。該方法的理論基礎(chǔ)是奈奎斯特(Nyquist)的采樣定理：

設(shè)模擬信號(hào)f(t)的最高頻率為fm(Hz)

，如果對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，只要采樣的頻率f

滿足f≥2fm

，則這些離散采樣值可以無失真地恢復(fù)成原來的模擬信號(hào)。主要過程：采樣→量化→二進(jìn)制編碼（1）采樣每隔一定的時(shí)間間隔，把模擬信號(hào)的幅值取出來作為樣值來代表原信號(hào)。采樣頻率f≥2fm。（2）量化為了將模擬信號(hào)進(jìn)一步離散化，將幅值劃分成n個(gè)量化級(jí)。把采樣所得到的樣值用取整或四舍五入等方法歸并到某個(gè)臨近的整數(shù)幅值。（3）編碼用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)字來表示量化后的幅值，其位數(shù)稱為字長(zhǎng)。字長(zhǎng)=log2n“數(shù)字-數(shù)字”編碼使用各種“數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-數(shù)字信號(hào)”編碼技術(shù)將二進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳送。習(xí)題：PCM用于數(shù)字語音系統(tǒng)聲音數(shù)據(jù)通常限于4000Hz以下的頻率，聲音數(shù)字化時(shí)常采用128個(gè)量化級(jí)。問題：每秒采樣多少次可完整地表示聲音信號(hào)的特征?信道的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到多少？如果每個(gè)樣本增加1位冗余，數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到多少？……………………….在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中，為了利用廉價(jià)的公共電話交換網(wǎng)（模擬信道）進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，必須使用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行信號(hào)變換。調(diào)制器：把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率范圍在300~3400Hz之間的模擬信號(hào)（載波信號(hào)，載波通常是正弦波或余弦波），以便在電話用戶線上傳送。解調(diào)器：把電話用戶線上傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所有調(diào)制技術(shù)均涉及載波信號(hào)的下列一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的變化：振幅、頻率和相位。，分別稱為振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。PSTN2.6.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼振幅調(diào)制振幅調(diào)制又稱振幅鍵控(ASK)，就是用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的振幅。若載波信號(hào)為Acos(2πft+θ)

，則振幅調(diào)制信號(hào)可以表示為：振幅調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0頻率調(diào)制頻率調(diào)制又稱頻率鍵控(FSK)，就是用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的頻率。若載波信號(hào)為Acos(2πft+θ)

，則頻率調(diào)制信號(hào)可以表示為：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0頻率調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相位調(diào)制相位調(diào)制又稱相位鍵控(PSK)，就是用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的相位。若載波信號(hào)為Acos(2πft+θ)

，則相位調(diào)制信號(hào)可以表示為：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)相位調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0三種類型的調(diào)制01001011代碼脈沖編碼1.振幅調(diào)制2.頻率調(diào)制3.相位調(diào)制四相位PSK我們還可以采用四種相位變化方式，讓每一種變化代表兩個(gè)比特(4-PSK)。此時(shí)我們可以用兩倍于2-PSK的速率傳輸數(shù)據(jù)。正交振幅調(diào)制一種常用于ADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶線路）和無線通信的模擬信號(hào)傳輸技術(shù)。振幅調(diào)制(ASK)和相位調(diào)制(PSK)技術(shù)的綜合(同時(shí)改變正弦波三個(gè)特性中的振幅和相位)。……………………….2.7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。傳輸媒體可以分為兩大類，即導(dǎo)向傳輸媒體（有線）：電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體傳播：雙絞線、同軸電纜、光纖非導(dǎo)向傳輸媒體（無線）：地面微波、衛(wèi)星、紅外線2.7.1導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50同軸電纜75同軸電纜光纖單模光纖多模光纖（1）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)則的方法絞合起來就構(gòu)成了雙絞線。各個(gè)線對(duì)絞和的目的是為了使各線對(duì)之間的電磁干擾最小。雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)。銅線銅線聚氯乙烯套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP局域網(wǎng)中所使用的雙絞線有:屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線。常用的雙絞線，根據(jù)其電氣性能，可以分為六類。最常用的雙絞線有3類和5類，均由4對(duì)雙絞線組成，3類雙絞線傳輸速率可達(dá)10Ｍbps，5類雙絞線傳輸速率可達(dá)100Ｍbps。它們之間的區(qū)別在于單位長(zhǎng)度的絞合次數(shù)不同：3類的絞合長(zhǎng)度為7.5cm~10cm，5類為0.6cm~0.85cm。雙絞線類別帶寬典型應(yīng)用316MHz低速網(wǎng)絡(luò)；模擬電話420MHz16Mbps令牌環(huán)局域網(wǎng)；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）100MHz100BASE-T快速以太網(wǎng)；某些1000BASE-T千兆以太網(wǎng)6250MHz1000BASE-T千兆以太網(wǎng)；ATM網(wǎng)絡(luò)7600MHz屏蔽雙絞線，可能用于今后的萬兆以太網(wǎng)常用的雙絞線的類別……………………….（2）同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是箔狀）以及絕緣保護(hù)外層所組成。內(nèi)導(dǎo)體絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣保護(hù)外層通常按特性阻抗的不同,可分為:50Ω同軸電纜和75Ω同軸電纜。50Ω同軸電纜主要用于在數(shù)據(jù)通信中傳輸數(shù)字信號(hào)，因此又稱為基帶同軸電纜。75Ω同軸電纜用于模擬傳輸系統(tǒng)，在這種電纜上傳送的信號(hào)采用了頻分復(fù)用的寬帶信號(hào)，因此又稱為寬帶同軸電纜。有線電視系統(tǒng)CATV中使用的就是75Ω同軸電纜。同軸電纜的分類50Ω同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜兩種。粗纜傳輸性能優(yōu)于細(xì)纜。常用于10Base-5的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離500米。而細(xì)纜常用于10Base-2的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離185米?！?（3）光纖光纖（光導(dǎo)纖維）是一種直徑為8μm～100μm的柔軟、能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)，多種玻璃和塑料可以用來制造光纖，其中使用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。在折射率較高的單根光纖外面,用折射率較低的包層包裹起來，就可以構(gòu)成一條光纖通道；多條光纖組成一束，就構(gòu)成一條光纜。四芯光纜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瓷浒垂饫w傳輸模式的不同，可以分為：（1）單模光纖（直徑8μm～10μm）（2）多模光纖（通常為50μm或62.5μm）只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于臨界角，就可產(chǎn)生全反射。因此，可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。這種光纖就稱為多模光纖。若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，它可使光線一直向前傳播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖就稱為單模光纖。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 由于單模光纖完全避免了模式散射，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信。 多模與單模光纖相比，芯徑大得多，色散大得多，限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，傳輸容量較小，傳輸距離也較短，一般只有幾千米。 光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有其他的一些特點(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，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。（4）體積小，重量輕。光纖的優(yōu)點(diǎn)……………………….2.7.2非導(dǎo)向傳輸媒體——用自由空間作為傳輸介質(zhì)來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。特點(diǎn):信號(hào)沿直線傳播適用:架設(shè)或鋪埋電纜或光纜較困難的地方,廣泛應(yīng)用于電話領(lǐng)域構(gòu)成的蜂窩式無線電話網(wǎng)。分類:地面微波接力通信、衛(wèi)星通信、紅外線與毫米波通信電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜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（1）地面微波接力通信原理:長(zhǎng)距離傳輸時(shí)每隔一段距離就需架中繼站,將前一信號(hào)放大向后傳。優(yōu)點(diǎn):頻帶寬、通信容量大、傳輸質(zhì)量高、可靠性較好、投資少、見效快、靈活等。缺點(diǎn):相鄰站間必須直視，不能有障礙物；受氣候干擾較大、保密性差、中繼站的使用與維護(hù)問題等。（2）衛(wèi)星通信原理：用位于36000公里高空的人造同步衛(wèi)星做中繼器的一種微波接力通信。優(yōu)點(diǎn)：頻帶很寬,通信容量大,信號(hào)受干擾??；通信比較穩(wěn)定，通信距離遠(yuǎn)。缺點(diǎn)：保密性較差,造價(jià)較高，具有較大的傳輸延遲適用：廣播電視通信。（3）紅外線與毫米波通信優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，易制造，有良好的安全性，不易被竊聽。缺點(diǎn)：不能穿透堅(jiān)硬的物體。適用：被廣泛應(yīng)用于短距離通信，紅外線成為室內(nèi)無線局域網(wǎng)的主要選擇對(duì)象。性能雙絞線同軸電纜（基帶）同軸電纜（寬帶）光纖地面微波衛(wèi)星通信帶寬/Hz<1G<100M<300M<300G0.3~300G500M距離/km<0.3<2.5<10010040~50不受限制抗強(qiáng)電干擾性較差高高極高差差安裝難易程度易中中較難易易保密性一般好好極好差差經(jīng)濟(jì)性低較低較低較高中較高時(shí)延小小小小小大幾種通信介質(zhì)的性能比較……………………….共享信道2.8信道復(fù)用技術(shù)復(fù)用(multiplexing)是將多個(gè)信源的彼此無關(guān)的信號(hào)，組合在一條物理信道上進(jìn)行傳送的技術(shù)。多路復(fù)用的目的：充分利用昂貴的通信線路，盡可能地容納較多的用戶傳輸較多的信息。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)常用的多路復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）時(shí)分多路復(fù)用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）波分多路復(fù)用（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）碼分多路復(fù)用（CDM，CodeDivisionMultiple）2.8.1頻分復(fù)用FDM按照頻率區(qū)分信號(hào)的方法，把傳輸頻帶分為若干個(gè)較窄的頻帶，每個(gè)頻帶構(gòu)成一個(gè)子信道，獨(dú)立地傳輸信息。用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(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)間頻帶1頻帶2頻帶3頻帶4頻帶5頻分復(fù)用的用途：主要用于模擬信道的復(fù)用。如有線電視頻分多路復(fù)用的實(shí)現(xiàn)過程頻分多路復(fù)用技術(shù)對(duì)整個(gè)物理信道的可用帶寬進(jìn)行分割，并利用載波調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原始信號(hào)的頻譜遷移，使得多路信號(hào)在整個(gè)物理信道帶寬允許的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻譜上的不重疊。為了避免兩個(gè)相鄰頻段的信號(hào)互相干擾，頻段之間要保留一定的隔離頻帶，稱為保護(hù)帶。S1S2S3頻分復(fù)用器頻分復(fù)用器f2f1f3保護(hù)帶頻分多路復(fù)用技術(shù)示例

三路音頻模擬信號(hào)復(fù)用一個(gè)帶寬為12Hz的物理信道：3003400頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)頻分多路復(fù)用使信道在同一時(shí)刻能同時(shí)獨(dú)立傳送多路信號(hào)，每路信號(hào)占用不同的頻帶；在線路上傳輸?shù)氖歉髀沸盘?hào)經(jīng)過調(diào)制后的疊加在一起的復(fù)合信號(hào)。頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于寬帶網(wǎng)絡(luò)。要求傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過各路信源所需帶寬的總和：

B＞∑fiS1S2S3頻分復(fù)用器頻分復(fù)用器f2f1f3在使用頻分復(fù)用時(shí)，若每一個(gè)用戶占用的帶寬不變，則當(dāng)復(fù)用的用戶數(shù)增加時(shí)，復(fù)用后的信道的總帶寬就跟著變寬?！?2.8.2時(shí)分復(fù)用TDM 當(dāng)物理信道可支持的位傳輸速率超過單個(gè)原始信號(hào)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí)，可以將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每個(gè)幀又劃分成若干個(gè)時(shí)隙，每一個(gè)用戶在每一個(gè)TDM幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。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(zhǎng)度）。這種時(shí)分復(fù)用方式又稱為同步時(shí)分多路復(fù)用。 主要用于數(shù)字信道的復(fù)用。 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（整個(gè)信道的帶寬）。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ABCDaabdbcatttttb4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①accd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶bcC沒有信息D沒有信息A沒有信息D沒有信息A沒有信息B沒有信息D沒有信息B沒有信息C沒有信息1234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)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線路資源的浪費(fèi)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)用又稱為異步時(shí)分多路復(fù)用，允許動(dòng)態(tài)地分配時(shí)間片。根據(jù)用戶對(duì)時(shí)間片的需求來分配時(shí)間片，沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠脩舨环峙鋾r(shí)間片。同時(shí)對(duì)每個(gè)時(shí)間片加上用戶標(biāo)識(shí)，以區(qū)別該時(shí)間片屬于該用戶?！?2.8.3波分復(fù)用WDM波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用，，它利用了光具有不同的波長(zhǎng)的特征。原理：

利用波分復(fù)用設(shè)備（如衍射光柵）將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用相同設(shè)備分離不同波長(zhǎng)的光。1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器82.5Gb/s1310nm在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號(hào)稱為密集波分復(fù)用DWDM；……………………….2.8.4碼分復(fù)用CDM常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。每個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。采用CDMA可提高通信的語音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑴p少干擾對(duì)通信的影響，降低手機(jī)的平均發(fā)射功率等等。碼片序列(chipsequence)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。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。習(xí)慣上，我們將碼片中的0寫成-1，1寫成+1，因此，S站的碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)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。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)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。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)送端接收端當(dāng)S站發(fā)送比特1時(shí)，在接收端計(jì)算內(nèi)積的結(jié)果是＋1；當(dāng)S站發(fā)送比特0時(shí)，在接收站計(jì)算內(nèi)積的結(jié)果是－1；當(dāng)S站沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在接收站計(jì)算內(nèi)積的結(jié)果是0。例：共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。4個(gè)站的碼片序列為：A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1）B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1）D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？答：S?A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1，A發(fā)送1

S?B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1，B發(fā)送0

S?C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0，C無發(fā)送

S?D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1，D發(fā)送1幾種復(fù)用技術(shù)的簡(jiǎn)單對(duì)比例：假設(shè)現(xiàn)在在開會(huì)

TDM(時(shí)分復(fù)用)如在同一個(gè)房間輪流發(fā)言的方式，但一次只能一個(gè)人說，一個(gè)說完，另一個(gè)繼續(xù)。

FDM(頻分復(fù)用)則先將大房間隔成若干個(gè)小房間，每個(gè)小房間里的人互相交流。

CDMA(碼分多路復(fù)用)則是把所有的人放在一個(gè)大房間里，他們說著不同的語言。這樣他要交流只要找自己的語言的那個(gè)，而不用擔(dān)心別的語言的噪聲。……………………….2.9數(shù)字傳輸系統(tǒng)1.脈碼調(diào)制PCM體制2.同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH2.9.1.PCM體制現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈沖編碼調(diào)制PCM體制。為了有效地利用傳輸線路，可將多個(gè)話路的PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法裝成時(shí)分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。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)稱為T1）和歐洲的30/31/32路PCM（簡(jiǎn)稱為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。E1線路2.048MbpsE1由32個(gè)多路復(fù)用信道組成每個(gè)信道采樣8000次/秒，每次采樣量化為8bit，則數(shù)據(jù)傳輸速率為64kbps。32個(gè)多路復(fù)用信道每次采樣組成一個(gè)幀，即每幀為：32個(gè)信道*8bit=256bit。256bit*8000次/秒=2.048MbpsT=125μs

E1的時(shí)分復(fù)用幀2.048Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………時(shí)分復(fù)用幀TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀15個(gè)話路15個(gè)話路1、一條E1是2.048M的鏈路，用PCM編碼。

2、一個(gè)E1的幀長(zhǎng)為256bit（T=125μs）,分為32個(gè)時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙為8bit。

3、每秒有8k個(gè)E1的幀通過接口，即8K*256=2048kbps。

4、每個(gè)時(shí)隙在E1幀中占8bit，8*8k=64k，即一條E1中含有32個(gè)64K。E1幀結(jié)構(gòu)E1有成幀,成復(fù)幀與不成幀三種方式：在成幀的E1中第0時(shí)隙用于傳輸幀同步數(shù)據(jù),其余31個(gè)時(shí)隙可以用于傳輸有效數(shù)據(jù);在成復(fù)幀的E1中,除了第0時(shí)隙外，第16時(shí)隙是用于傳輸信令的,只有第1到15,第17到第31共30個(gè)時(shí)隙可用于傳輸有效數(shù)據(jù);而在不成幀的E1中,所有32個(gè)時(shí)隙都可用于傳輸有效數(shù)據(jù)。T1線路1.544MbpsT1由24個(gè)多路復(fù)用信道組成每個(gè)信道采樣8000次/秒，每次采樣量化為7bit。每個(gè)信道每次采樣生成的7bit數(shù)據(jù)加1bit控制位。所以每個(gè)信道每秒生成56K+8K的傳輸速率。24個(gè)多路復(fù)用信道每次組成一個(gè)幀，即每幀為：24*8=192bit，每幀間加1bit幀分割，所以每幀為193bit，193bit*8000次/秒=1554000bps=1.544Mbps系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲體制符號(hào)E1E2E3E4E5話路數(shù)3012048019207680數(shù)據(jù)率（Mb/s）2.0488.44834.368139.264565.148北美體制符號(hào)T1T2T3T4話路數(shù)24966724032數(shù)據(jù)率（Mb/s）1.5446.31244.736274.176上表給出了歐洲和北美系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率。日本的一次群用T1，但自己另有一套高次群的標(biāo)準(zhǔn)?！?2.9.2.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。

同步光纖網(wǎng)SONET美國(guó)1988年提出了名為同步光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)的標(biāo)準(zhǔn)，同步光纖網(wǎng)的各級(jí)時(shí)鐘都來自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘，并且以51.84Mb/s為基礎(chǔ)定義了同步傳輸?shù)木€路速率等級(jí)。第1級(jí)同步傳送信號(hào)STS-1(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s（使用的幀稱為STS-1幀）。更高的等級(jí)是用N個(gè)STS-1幀組成STS-N幀。與第1級(jí)同步傳輸信號(hào)對(duì)應(yīng)的光信號(hào)則稱為第1級(jí)光載波OC-1，OC表示OpticalCarrier。

同步數(shù)字系列SDHITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟的電信標(biāo)準(zhǔn)化部門）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。更高的等級(jí)是用N個(gè)STM-1組成STM-N。線路速率(Mb/s)表示線路速率的常用近似值SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)相當(dāng)?shù)脑捖窋?shù)51.840OC-1/STS-1810155.520155Mb/sOC-3/STS-3STM-12430622.080622Mb/sOC-12/STS-12STM-497201244.160OC-24/STS-24STM-8194402488.3202.5Gb/sOC-48/STS-48STM-16388804976.640OC-96/STS-96STM-32777609953.28010Gb/sOC-192/STS-192STM-6415552039813.12040Gb/sOC-768/STS-768STM-256622080SONET標(biāo)準(zhǔn)與SDH標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系SONET的體系結(jié)構(gòu)光子層路徑層線路層段層線路(line)光子層路徑層線路層段層光子層線路層段層光子層段層光子層線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)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。

……………………….2.10寬帶接入技術(shù)為了提高用戶的上網(wǎng)速率，近年來已經(jīng)有多種寬帶技術(shù)開始進(jìn)入用戶的家庭?！皩拵А鄙袩o統(tǒng)一的定義。有人認(rèn)為只要接入速率超過56kb/s就是寬帶。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)認(rèn)為只要雙向速率之和超過200kb/s就是寬帶。也有人認(rèn)為數(shù)據(jù)率要達(dá)到1Mb/s以上才能算是寬帶。常用的寬帶接入技術(shù)有：1.xDSL技術(shù)2.光纖同軸混合網(wǎng)3.FTTx技術(shù)2.10.1xDSL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(hào)的頻帶被限制在300~3400kHz的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過的信號(hào)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。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。xDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對(duì)稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL(Single-lineDSL)：1對(duì)線的數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL：ISDN用戶線。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)線路速率）。ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶線的線徑都有很大的關(guān)系（用戶線越細(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)際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。例如，0.5毫米線徑的用戶線，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。如果把用戶線的線徑減小到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ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)稱的。上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶。ADSL在用戶線（銅線）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。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)用戶線上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。DMT技術(shù)的頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~1100ADSL的數(shù)據(jù)率由于用戶線的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因此ADSL采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對(duì)于質(zhì)量很差的用戶線甚至無法開通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。第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）通過提高調(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?！?2.10.2光纖同軸混合網(wǎng)光纖同軸混合網(wǎng)HFC(HybridFiberCoax)網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有的CATV網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則需要對(duì)CATV網(wǎng)進(jìn)行改造，HFC的主要特點(diǎn)(1)HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制AM，這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟(jì)。(2)HFC網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)同軸電纜頭端模擬光纖放大器引入線分路器光纖結(jié)點(diǎn)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)(3)HFC網(wǎng)具有比CATV網(wǎng)更寬的頻