計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章 物理層

1、第第2章章物理層物理層22.1 物理層概述物理層概述物理層的功能: 為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路 傳輸數(shù)據(jù)(比特流) 完成物理層的一些管理工作 32.1.1 物理層特性物理層特性(1)機(jī)械特性(2)電氣特性 非平衡方式非平衡方式 采用差動(dòng)接收器的非平衡方式采用差動(dòng)接收器的非平衡方式 平衡方式平衡方式 42.1.1 物理層特性物理層特性(3)功能特性功能特性 : 規(guī)定了接口的信號(hào)，根據(jù)其來源、作用以及與其它信號(hào)之間的關(guān)系而各自具有的特定功能 (4)規(guī)程特性規(guī)程特性 : 規(guī)定了使用交換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制步驟 52.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議 62.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)

2、議RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“0”的電平為+5至+15伏，也即RS-232C采用+15伏和-15伏的負(fù)邏輯電平，+5伏和-5伏之間為過渡區(qū)域不做定義。RS-232C接口的電氣特性見圖2.3，其電氣表示見表2.1。 圖2.2(a)給出了兩臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過電話網(wǎng)相連的結(jié)構(gòu)圖 ; RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口也可以如圖2.2(b)所示用于直接連接兩臺(tái)近地設(shè)備 72.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議(a)遠(yuǎn)程連接(b) 近地連接圖2.2 RS-232C的遠(yuǎn)程連接和近地連接82.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議92.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議表2.1

3、RS-232C接口的電氣表示負(fù)電平正電平邏輯狀態(tài)信號(hào)狀態(tài)功能狀態(tài)1傳號(hào)OFF（斷）0空號(hào)ON（通）102.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議 RS-232C的功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線，其中2根地線、4根數(shù)據(jù)線、11根控制線、3根定時(shí)信號(hào)線、剩下的5根線做備用或末定義。表2.2給出了其中最常用的10根信號(hào)的功能特性。 RS-232C的連接如圖2.4所示。112.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議表2.2RS-232C功能特性引腳號(hào)信號(hào)線功能說明信號(hào)線型連接方向123456782022AABABBCACBBBABCFCDCE保護(hù)地線(GND)發(fā)送數(shù)據(jù)(TD)接收數(shù)據(jù)(RD

4、)請求發(fā)送(RTS)清除發(fā)送(CTS)數(shù)據(jù)設(shè)備就緒(DSR)信號(hào)地線(Sig.GND)載波檢測(CD)數(shù)據(jù)終端就緒(DTR)振鈴指示(RI)地線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線控制線地線控制線控制線控制線DCEDTEDCEDTEDTEDTEDCEDTE122.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議圖2.4 RS-232C的DTE-DCE連接132.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議 若兩臺(tái)DTE設(shè)備，如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在近距離直接連接，則可采用圖2.5的方法，圖中(a)為完整型連接，(b)為簡單型連接。RS-232C的工作過程是在各根控制信號(hào)線有序的“ON”(邏輯“0”)和“OFF”(邏輯“1”)狀態(tài)的配合

5、下進(jìn)行的。 142.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議(a) (b)圖2.5 RS-232C的DTE-DTE連接152.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議2.EIA RS-449及及RS-422與與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)RS-499對標(biāo)準(zhǔn)連接器做了詳細(xì)的說明，由于信號(hào)線較多，使用了37芯和9芯連接器，37芯連接器定義了與RS-449有關(guān)的所有信號(hào)，而輔信道和信號(hào)在9芯連接器中定義。162.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議 RS-449標(biāo)準(zhǔn)的電器特性有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即平衡式的RS-422標(biāo)準(zhǔn)和非平衡式的RS-423標(biāo)準(zhǔn)。RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)送器、接收器分別采用平衡

6、發(fā)送器和差動(dòng)接收器，由于采用完全獨(dú)立的雙線平衡傳輸，抗串?dāng)_能力大大增強(qiáng)。RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用單端發(fā)送器(即非平衡發(fā)送器)和差動(dòng)接收器。 172.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議3.100系列和系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)系列接口標(biāo)準(zhǔn) CCITT V.24建議中有關(guān)DTE-DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)有100系列、200系列兩種。100系列接口標(biāo)準(zhǔn)作為DTE與不帶自動(dòng)呼叫設(shè)備的DCE(如調(diào)制解調(diào)器)之間的接口。在調(diào)制自動(dòng)呼叫設(shè)備的DCE(如網(wǎng)絡(luò)控制器)中，則由200系列接口標(biāo)準(zhǔn)完成DTE與自動(dòng)呼叫設(shè)備的接口。若系統(tǒng)采用人工呼叫，則無需設(shè)置200系列接口。 182.1.2 常用物理層協(xié)

7、議常用物理層協(xié)議4. X.21和和X.21 bis建議建議 X.21建議是CCITT于1976年制定的一個(gè)用戶計(jì)算機(jī)的DTE如何與數(shù)字化的DCE交換信號(hào)的數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)。X.21建議的接口以相對來說比較簡單的形式提供了點(diǎn)點(diǎn)式的信息傳輸，通過它能實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)的過程操作，并有助于消除傳輸差錯(cuò)。192.1.2 常用物理層協(xié)議常用物理層協(xié)議 X.21 bis標(biāo)準(zhǔn)指定使用V.24/V.28接口，它們與EIA RS-232D非常類似。美國的大多數(shù)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)際上都使用EIA RS-232D(或更早的RS-232C)作為物理層接口。 X.21 bis是X.21的一個(gè)暫時(shí)過渡版本，它是對X.21的補(bǔ)充并保持

8、了V.24的物理接口。X.25建議允許采用X.21 bis作為其物理層的規(guī)程。202.2 通信基礎(chǔ)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 信道的技術(shù)指標(biāo) 奈奎斯特定理 信道的極限信息傳輸速率 212.2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 數(shù)據(jù)是預(yù)先約定的、具有某種含義的任何一個(gè)數(shù)字或一個(gè)字母以及它們的組合，是運(yùn)送信息的實(shí)體，而信號(hào)則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)與通信相結(jié)合而產(chǎn)生的一種通信方式，它包括兩方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)傳輸后的處理，數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)傳輸前后的處理使數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離交換得以實(shí)現(xiàn)。 222.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模

9、型 數(shù)據(jù)通信包括三個(gè)要素：信源、信宿和信道，任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以抽象為如圖2.6所示的模型 .其中，“信源”是信息的發(fā)布者，即上載者 ; “信宿”是信息的接收者，即最終用戶 .232.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型圖2.6 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型242.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo) 符號(hào)：即用于表示某數(shù)字碼型（根據(jù)位數(shù)不同，對應(yīng)不同的鍵控調(diào)制方式）的一定相位或幅度值的一段正弦載波（其長度即符號(hào)長度）。 碼元：在數(shù)字通信中常常用時(shí)間間隔相同的符號(hào)來表示一位二進(jìn)制數(shù)字。這樣的時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)稱為二進(jìn)制碼元，而這個(gè)間隔被稱為碼元長度。 252.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo)1.碼元與

10、信息量碼元與信息量 碼元是承載信息的基本信號(hào)單位。比如用脈沖信號(hào)表示數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)單位脈沖就是一碼元。碼元的信息量是由碼元所能表示的數(shù)據(jù)有效狀態(tài)值個(gè)數(shù)決定的，若一碼元有00、01、10、11四個(gè)有效狀態(tài)值，則一碼元能攜帶2bit的信息。 262.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo)2.調(diào)制速率調(diào)制速率 調(diào)制速率也稱為波特率，表示每秒傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)，單位為波特（Baud）。如信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間為，那么調(diào)制速率為)()(1BaudsTNBaud272.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo)3.數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率） 數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）指每秒能傳輸多少構(gòu)成數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，單位為比特

11、/秒(bit/s)。 波特率即調(diào)制速率或符號(hào)速率，指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的碼元數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化(相位或者幅度)的次數(shù)，實(shí)際上是載波狀態(tài)的變化速率，單位為波特(Baud) 282.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo) 信息傳輸速率即比特率在數(shù)值上和波特率有這樣的關(guān)系：波特率波特率 比特率比特率/每符號(hào)含的比特?cái)?shù)每符號(hào)含的比特?cái)?shù)292.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo)4.誤碼率誤碼率 誤碼率是在通信系統(tǒng)中衡量系統(tǒng)傳輸可靠性的指標(biāo)，它的定義是二進(jìn)制碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。從統(tǒng)計(jì)的理論講，當(dāng)所傳送的數(shù)字序列無限長時(shí)，誤碼率為： 總發(fā)送的比特?cái)?shù)接收出現(xiàn)差錯(cuò)的比特?cái)?shù)誤碼率)(e

12、P302.2.3信道的技術(shù)指標(biāo)信道的技術(shù)指標(biāo)5.頻帶利用率頻帶利用率 數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸需要一定的頻帶。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)占用的頻帶越寬，傳輸數(shù)據(jù)信息的能力越大。 真正衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的信息傳輸效率應(yīng)當(dāng)是單位頻帶內(nèi)的調(diào)制速率，即每赫茲的波特?cái)?shù)：（系統(tǒng)的頻帶寬度）（系統(tǒng)調(diào)制速率）WNBaud312.2.4奈奎斯特定理奈奎斯特定理 理論上在理想低通信道下的最高碼元傳輸速率為2W Baud，其中Baud（波特）是碼元傳輸速率單位，W是理想低通信道的帶寬，單位是赫茲（Hz）。這個(gè)結(jié)論是在1924年由奈奎斯特(Nyquist)推導(dǎo)出來的，稱為奈奎斯特定理。322.2.4奈奎斯特定理奈奎斯特定理 奈氏定理的另一種表

13、達(dá)方法是：每赫茲帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個(gè)碼元。若碼元的傳輸速率超過了奈氏準(zhǔn)則所給出的數(shù)值，則將出現(xiàn)碼元之間的互相干擾，以致在接收端就無法正確判定碼元是1還是0。 對于具有理想帶通矩形特性的信道（帶寬為W），奈氏定理就變?yōu)椋豪硐霂ㄐ诺赖淖罡叽a元傳輸速率1W Baud332.2.5 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率1.模擬信道的極限信息傳輸速率模擬信道的極限信息傳輸速率 香農(nóng)(Shannon)用信息論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的模擬信道的極限信息傳輸速率，當(dāng)用此速率進(jìn)行傳輸時(shí)，可以做到不產(chǎn)生差錯(cuò)，用公式表示，則信道的極限信息傳輸速率C為 :)1 (log

14、2NSWC34 其中：W信道的帶寬（單位為Hz）； 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。35 信噪比(dB)=10log 10( S/N) 對于3kHz帶寬的電話信道，在信道質(zhì)量較好的條件下，整個(gè)信道的信噪比可達(dá)35dB由香農(nóng)公式可得： C=3klog 2(1+10 3.5)=34.882kbit/s362.2.5 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率2.數(shù)字信道的極限信息傳輸速率數(shù)字信道的極限信息傳輸速率 數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送離散信道的數(shù)字信號(hào)。典型的數(shù)字信道是平穩(wěn)、對稱、無記憶的離散信道。這種信道可以是二進(jìn)制的也可以是多進(jìn)制的。圖2.7給出了平

15、穩(wěn)、對稱、無記憶的二進(jìn)制信道的數(shù)字模型 :372.2.5 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率382.2.5 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率 對于帶寬為W Hz的典型數(shù)字信道來說，根據(jù)奈奎斯特定理奈奎斯特定理可以知道該信道的最高碼元速率（即調(diào)制速率）為2W Baud。所以該數(shù)字信道的極限信息傳輸速率D為:MWD2log239 其中，M為碼元符號(hào)所能取的離散值的個(gè)數(shù)，即M進(jìn)制。 例例2 設(shè)數(shù)字信道的帶寬為3000Hz，采用四進(jìn)制傳輸，計(jì)算無噪聲時(shí)該數(shù)字信道的極限信息傳輸速率。 解解： sbitD/120004log300022402.3 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 有線傳輸介質(zhì)有線傳

16、輸介質(zhì) 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì) 412.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)1.雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體，早就用于電話通信中的模擬信號(hào)傳輸，也可用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。雙絞線電纜有兩種類型：非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）。 422.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）在1995年公布了有關(guān)雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)EIA568A，制定了一種按質(zhì)量劃分UTP等級的標(biāo)準(zhǔn)，每一種定義的電纜類別都有特定用途，其中

17、最常用的有100的3類UTP和5類UTP以及150的STP。3類和5類的主要區(qū)別在于單位距離上的旋絞次數(shù)。 表2.3給出了3類 UTP、5類 UTP和150的STP三者在衰減和近端串?dāng)_兩方面性能的比較，其單位都是取分貝值。 432.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)頻率（MHz）衰減（dB/100 m）近端串?dāng)_（dB）3類 UTP5類 UTP150STP3類 UTP5類 UTP150STP12.62.01.141625845.64.12.23253581613.18.24.4234450.42510.46.24147.510022.012.33238.530021.431.344 6類:250

18、MHz(1000BASE-T,ATM) 7類:600 MHz(10千兆以太網(wǎng))452.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)2.同軸電纜同軸電纜由一對導(dǎo)體組成，以同軸的方式構(gòu)成線對。同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞的絕緣材料，網(wǎng)外又覆蓋一層保護(hù)性材料。同軸電纜的這種結(jié)構(gòu)，使它具有高帶寬和極好的噪聲抑制特性。同軸電纜的帶寬取決于電纜長度 462.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 有兩種廣泛使用的同軸電纜：一種是50基帶同軸電纜，用于直接傳輸基帶數(shù)字信號(hào)，其傳輸速率可達(dá)10 M bit/s；另一種是75寬帶同軸電纜，主要用于傳輸連續(xù)的模擬信號(hào)，是有線電視系統(tǒng)CATV的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜，用于

19、數(shù)字傳輸時(shí)，需要將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)。 472.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì) 同軸電纜根據(jù)它們的無線電波控制（RG）級別來分類。每一種無線電波控制（RG）級別編號(hào)表示了一組惟一的物理特性 48電信網(wǎng)電信網(wǎng)通常，根據(jù)內(nèi)外導(dǎo)體的直徑的尺寸可分為：通常，根據(jù)內(nèi)外導(dǎo)體的直徑的尺寸可分為： 中同軸電纜：中同軸電纜：2.69.5mm 小同軸電纜：小同軸電纜：1.24.4mm 微同軸電纜：微同軸電纜：0.72.9mm 同軸電纜載波電話系統(tǒng)最高可傳送同軸電纜載波電話系統(tǒng)最高可傳送10800話路話路 （或（或13200話路）話路） 微同軸電纜主要用于傳送微同軸電纜主要用于傳送PCM數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)49絕

20、緣保護(hù)套層 外導(dǎo)體屏蔽層 絕緣層內(nèi)導(dǎo)體502.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)3.光纖光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維，外加保護(hù)層構(gòu)成。相對于金屬來說重量輕、體積小（細(xì)）。用光纖來傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接收端又要由光檢波器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，如圖2.8所示。 512.3.1 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)5253存在許多條不同角度入射的光線在存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。一條光纖中傳輸。若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線波長，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，不會(huì)

21、產(chǎn)生反射。一直向前傳播，不會(huì)產(chǎn)生反射。5455特點(diǎn)：多模光纖：頻帶窄，傳輸特性較差，多模光纖：頻帶窄，傳輸特性較差，100Mb/s, 2km單模光纖：傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，頻帶寬，單模光纖：傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，頻帶寬，信號(hào)衰減極小信號(hào)衰減極小56光源：發(fā)光二極管（光源：發(fā)光二極管（LED,Light Emitting Diode) 激光發(fā)射二極管（激光發(fā)射二極管（ILD,Inject Laser Diode)/半導(dǎo)體激光器（半導(dǎo)體激光器（Semiconductor Laser）5758光檢測器：光電二極管光檢測器：光電二極管(Photodiode)光纖具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高光纖具有傳

22、輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高(80(80 2.5Gb/s)2.5Gb/s)、頻帶寬、信號(hào)衰減極小、不受電磁與噪音的干擾頻帶寬、信號(hào)衰減極小、不受電磁與噪音的干擾等優(yōu)點(diǎn)，并且具有很好的保密性能等優(yōu)點(diǎn)，并且具有很好的保密性能 。592.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)1.無線電短波通信無線電短波通信分為12個(gè)頻段：極低頻，超低頻，特低頻，甚低頻，低頻中頻（MF）：300K-3000K Hz60 高頻，甚高頻(very)，特高頻(ultra)，超高頻(super)，極高頻(extremely)，至高頻（tremendously, 300-3000GHz） 無線電波的不同頻段可用于不同的無線通信方式：611.

23、無線電短波通信 621.無線電短波通信 632.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì) 短波通信也存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩方面：(1) 不能和高頻介質(zhì)本身存在的弱點(diǎn)相匹配。(2) 無法抵御竊聽和各種有意的干擾。642.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)2.地面微波中繼地面微波中繼微波的頻率范圍為300MHz300GHz，在這個(gè)范圍內(nèi)，它在空中主要沿直線傳播，可經(jīng)電離反射到很遠(yuǎn)的地方。同時(shí)，由于微波在空中是直線傳播，而地球表面是個(gè)曲面，因此傳輸距離受到限制。 652.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)662.地面微波中繼 其主要特點(diǎn)是：其主要特點(diǎn)是：微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因微波波段頻率

24、很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大；此其通信信道的容量很大；672.地面微波中繼 其主要特點(diǎn)是：其主要特點(diǎn)是：因?yàn)楣I(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比因?yàn)楣I(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；和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；682.地面微波中繼 其主要特點(diǎn)是：其主要特點(diǎn)是：與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微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。波接力通信建設(shè)投資少，見效快。692.地面微波中繼地面地面微波通信微波通信缺點(diǎn)：缺點(diǎn)

25、：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有時(shí)相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有時(shí)一個(gè)天線發(fā)射出的信號(hào)也會(huì)分成幾條略有差別一個(gè)天線發(fā)射出的信號(hào)也會(huì)分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真；的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真；702.地面微波中繼地面地面微波通信微波通信缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候（下雪，微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候（下雪，大霧，大雨）的影響；大霧，大雨）的影響；712.地面微波中繼地面地面微波通信微波通信缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差；保密性較差； 722.地面微波中繼地面地面微波通信微波通信

26、缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對大量中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)一定的人對大量中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)一定的人力和物力。力和物力。 732.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)3.衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星上的微波天線接收地面發(fā)送站發(fā)送的信號(hào)，經(jīng)過放大后在轉(zhuǎn)發(fā)回地面接收站。其原理如圖2.10所示。用于微波通信的衛(wèi)星實(shí)際上就是太空的無人值守的微波通信中繼站，它是定位于距地面35 800 km高空的同步地球衛(wèi)星，相對地球的位置始終是固定的。 742.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)圖2.10 衛(wèi)星通信原理示意圖753.衛(wèi)星通信 763.衛(wèi)星通信 773.衛(wèi)星通信 782.3.2 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)4.蜂窩無線

27、通信蜂窩無線通信蜂窩無線通信是采用蜂窩無線組網(wǎng)方式，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通過無線通道連接起來，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶在活動(dòng)中可相互通信。其主要特征是終端的移動(dòng)性，并具有越區(qū)切換和跨本地網(wǎng)自動(dòng)漫游功能。794.蜂窩無線通信第一代移動(dòng)通信：模擬信號(hào)第一代移動(dòng)通信：模擬信號(hào)（1）頻譜利用率低，容量有限；）頻譜利用率低，容量有限；（2）制式太多，互不兼容，不利于用戶漫游，限制了）制式太多，互不兼容，不利于用戶漫游，限制了用戶覆蓋面；用戶覆蓋面；（3）提供的業(yè)務(wù)種類受限，不能傳數(shù)據(jù)信息；）提供的業(yè)務(wù)種類受限，不能傳數(shù)據(jù)信息；（4）容易被竊聽；）容易被竊聽；（5）不能與）不能與ISDN兼容兼容804.蜂窩無線通信第

28、二代移動(dòng)通信：數(shù)字語音第二代移動(dòng)通信：數(shù)字語音（1）進(jìn)一步提高了頻譜利用率、擴(kuò)大系統(tǒng)容量并增加）進(jìn)一步提高了頻譜利用率、擴(kuò)大系統(tǒng)容量并增加非話音業(yè)務(wù)外，還把非話音業(yè)務(wù)外，還把IC卡（即卡（即SIM卡）技術(shù)應(yīng)用于卡）技術(shù)應(yīng)用于其安全保密措施之中；其安全保密措施之中；（2）移動(dòng)臺(tái)和基站的體積、重量和功率可以大大降低，）移動(dòng)臺(tái)和基站的體積、重量和功率可以大大降低，同時(shí)手機(jī)的升級換代迅速同時(shí)手機(jī)的升級換代迅速814.蜂窩無線通信第三代移動(dòng)通信：數(shù)字信號(hào)第三代移動(dòng)通信：數(shù)字信號(hào)除了傳語音和數(shù)據(jù)外，還能傳除了傳語音和數(shù)據(jù)外，還能傳2M bit/s高質(zhì)量的活動(dòng)高質(zhì)量的活動(dòng)圖像圖像 真正實(shí)現(xiàn)：任何人（真正實(shí)現(xiàn)

29、：任何人（ Whoever ）任何地點(diǎn)）任何地點(diǎn)（ Wherever ）任何時(shí)間（）任何時(shí)間（ Whenever ）任何對方（任何對方（ Whomever ）任何形式（）任何形式（ Whatever ） 通信通信822.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 電路交換電路交換 報(bào)文交換報(bào)文交換 分組交換分組交換 ATM交換交換 幀中繼交換幀中繼交換 832.4.1 電路交換電路交換 電路交換要求必須首先在通信雙方之間建立連接通道。在連接建立成功之后，雙方的通信活動(dòng)才能開始。通信雙方需要傳遞的信息都是通過已經(jīng)建立好的連接來進(jìn)行傳遞的，而且這個(gè)連接也將一直被維持到雙方的通信結(jié)束。 842.4.1 電路交換電

30、路交換 電路交換原理如圖2.11(a)所示。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的電路交換與電話系統(tǒng)類似，需要經(jīng)歷三個(gè)階段：建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、拆除連接。852.4.1 電路交換電路交換圖2.11 三種交換工作原理862.4.2 報(bào)文交換報(bào)文交換 報(bào)文交換技術(shù)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，但報(bào)文交換是以報(bào)文作為傳送單元，由于報(bào)文長度差異很大，長報(bào)文可能導(dǎo)致很大的時(shí)延，并且對每個(gè)結(jié)點(diǎn)來說緩沖區(qū)的分配也比較困難，為了滿足各種長度報(bào)文的需要并且達(dá)到高效的目的，結(jié)點(diǎn)需要分配不同大小的緩沖區(qū)，否則就有可能造成數(shù)據(jù)傳送的失敗。 報(bào)文交換原理如圖2.11(b)所示 872.4.3 分組交換分組交換 分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃

31、分成一定的長度，每個(gè)部分叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換，其原理如圖2.11(c)所示。進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)。 882.4.3 分組交換分組交換 分組交換比電路交換的電路利用率高，比報(bào)文交換的傳輸時(shí)延小，交互性好。報(bào)文和分組的區(qū)別如圖2.12所示。在分組交換方式中，由于能夠以分組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的暫存交換，經(jīng)交換機(jī)處理后，很容易地實(shí)現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程的終端間通信。 892.4.3 分組交換分組交換902.4.3 分組交換分組交換1.數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，

32、每個(gè)分組被稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，若干個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)構(gòu)成一次要傳送的報(bào)文或數(shù)據(jù)塊。 當(dāng)端系統(tǒng)要發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)，將報(bào)文拆成若干個(gè)帶有序號(hào)和地址信息的數(shù)據(jù)報(bào)，依次發(fā)給網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理如圖2.13所示 :912.4.3 分組交換分組交換圖2.13 數(shù)據(jù)報(bào)方式的工作原理922.4.3 分組交換分組交換 數(shù)據(jù)報(bào)方式的數(shù)據(jù)交換過程可以分為以下幾步 :（1）源主機(jī)A將報(bào)文分成許多個(gè)分組P1、P2、，依次發(fā)送到與主機(jī)直接相連的結(jié)點(diǎn)1； （2）結(jié)點(diǎn)1對報(bào)文進(jìn)行必要的處理（如差錯(cuò)檢測）后，對每個(gè)分組啟用路由選擇算法 （3）報(bào)文各個(gè)分組各自選擇路由到達(dá)目的主機(jī)B后（不一定順序到達(dá)），主機(jī)B調(diào)用相關(guān)算法將報(bào)文重新組裝

33、成分組。932.4.3 分組交換分組交換2. 虛電路方式虛電路方式 虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)方式與電路交換的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。它提供的服務(wù)是面向連接的，但在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部卻是用分組交換實(shí)現(xiàn)而不是用電路交換實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源和目的結(jié)點(diǎn)之間先要建立一條邏輯通路，因?yàn)檫@條邏輯電路不是專用的，所以稱這為“虛”電路。 942.4.3 分組交換分組交換 虛電路有兩種類型：永久虛電路型PVC（Permanent Virtual Circuit）和交換虛電路SVC（Switched Virtual Circuit）。前者一般適于需要長期頻繁交換信息的站點(diǎn)之間使用，后者則適于間歇性的

34、應(yīng)用以及高度網(wǎng)狀連接的網(wǎng)絡(luò)。952.4.4 ATM交換交換 ATM的數(shù)據(jù)交換由一個(gè)一個(gè)固定長度的ATM信元組成。每個(gè)ATM信元都是53字節(jié)長（5個(gè)字節(jié)長的信頭和48字節(jié)長的信體）。 ATM交換機(jī)中的連接分為永久虛擬電路（PVC）和交換虛擬電路（SVC）兩種。 ATM交換另一個(gè)特點(diǎn)是：ATM本身就是全雙工的 962.4.5 幀中繼交換幀中繼交換 幀中繼業(yè)務(wù)是在用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)之間提供用戶信息流的雙向傳送，并保持原順序不變的一種承載業(yè)務(wù)。 用戶信息流以幀為單位在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳送，用戶網(wǎng)絡(luò)接口之間以虛電路進(jìn)行連接，對用戶信息流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。 幀中繼網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)有兩種：永久虛電路和交換虛電路。972

35、.5 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 模擬傳輸模擬傳輸 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 982.5.1 模擬傳輸模擬傳輸1.基本調(diào)制方法基本調(diào)制方法 調(diào)制是指將發(fā)送端數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過程。在調(diào)制過程中，首先要選取音頻范圍內(nèi)的某一角頻率的正（余）弦信號(hào)作為載波，該正（余）弦信號(hào)可以寫為：)sin()(0tutum992.4.4 ATM交換交換（1）幅移鍵控幅移鍵控（ASK, Amplitude Shift Keying） 幅移鍵控方法是通過改變載波信號(hào)振幅來表示數(shù)字信號(hào)1、0。ASK信號(hào)的調(diào)制方法有兩種：圖2.14（a）是一般的模擬幅度調(diào)制方法；圖2.14（b）是一種鍵控方法，這里的開關(guān)

36、電路受控制；圖2.14（c）給出了波形示例。 1002.5.1 模擬傳輸模擬傳輸1012.5.1 模擬傳輸模擬傳輸 幅移鍵控ASK信號(hào)實(shí)現(xiàn)容易，技術(shù)簡單，但容易受增益變化的影響，抗干擾能力差。 幅移鍵控可以采用相干檢測方法進(jìn)行解調(diào)，要求接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，利用此載波與收到的已調(diào)信號(hào)相乘，輸出信號(hào)再經(jīng)低通濾波濾除第二項(xiàng)高頻分量后，即可輸出信號(hào)。其原理如圖2.15所示 1022.5.1 模擬傳輸模擬傳輸1032.5.1 模擬傳輸模擬傳輸（2）頻移鍵控頻移鍵控（FSK, Frequency Shift Keying） 頻移鍵控方法是通過改變載波信號(hào)角頻率來表示數(shù)字信號(hào)1、

37、0。如將頻率 表示數(shù)字1，角頻率 表示數(shù)字0。2FSK信號(hào)的調(diào)制方法有兩種：模擬調(diào)頻法利用一個(gè)矩形脈沖序列對一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)頻。鍵控法利用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個(gè)不同獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法及波形示例如圖2.16所示。 1f2f1042.5.1 模擬傳輸模擬傳輸圖2.16 頻移鍵控1052.5.1 模擬傳輸模擬傳輸 數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方法很多，如鑒頻法、相干檢測法、包絡(luò)檢波法、過零檢測法、差分檢測法等。 下面僅介紹相干檢測法。相干檢測解調(diào)電路是同步檢波器，原理如圖2.17所示。 1062.5.1 模擬傳輸模擬傳輸圖2.17相干檢測解調(diào)原理1072.5.1 模擬傳輸模擬

38、傳輸（3）相移鍵控相移鍵控（PSK, Phase Shift Keying） 相移鍵控方法是通過改變載波信號(hào)相位值來表示數(shù)字信號(hào)1、0。如果用相位的絕對值表示數(shù)字信號(hào)1、0，稱為絕對調(diào)相，其波形如圖2.18所示；如果用相位的相對偏移值表示數(shù)字信號(hào)1、0，則稱為相對調(diào)相。 1082.5.1 模擬傳輸模擬傳輸圖2.18 絕對調(diào)相波形1092.5.1 模擬傳輸模擬傳輸 PSK信號(hào)的調(diào)制方法分為兩種：圖2.19（a）是模擬調(diào)制法；圖2.19（b）是鍵控法。其解調(diào)原理類似于ASK解調(diào)，在這里不再陳述。 相移鍵控有較強(qiáng)的抗干擾能力，且比FSK更有效。1102.5.1 模擬傳輸模擬傳輸圖2.19 絕對調(diào)相原

39、理圖1112.5.1 模擬傳輸模擬傳輸2調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器（1） 調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn) Modem標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了Modem所采用的調(diào)制方式以及所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率，大多數(shù)由國際電信聯(lián)盟（ITU）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。調(diào)制解調(diào)器使用的各種標(biāo)準(zhǔn)及其傳輸速率如表2.4所示：1122.5.1 模擬傳輸模擬傳輸表2.4 調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)ITU標(biāo)準(zhǔn)V.32V.32bisV.34V.42V.90傳輸速率9.6Kbit/s14.4Kbit/s28.8Kbit/s33.6Kbit/s56Kbit/s1132.5.1 模擬傳輸模擬傳輸（2） 調(diào)制解調(diào)器的分類調(diào)制解調(diào)器的分類 如按通信設(shè)備對Modem進(jìn)行分類，可將

40、其分為撥號(hào)Modem和專線Modem。 如按數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行分類，可將Modem分為同步Modem和異步Modem。 如按通信方式對Modem進(jìn)行分類，可分為單工、半雙工和全雙工3種。 1142.5.1 模擬傳輸模擬傳輸（2） 調(diào)制解調(diào)器的分類調(diào)制解調(diào)器的分類 另外，按傳輸速率進(jìn)行分類，可將Modem分為低速、中速和高速。 最后，按Modem支持的物理接口的不同，又可將其分為支持RS232C接口、RS449接口、及RS530接口、V.35接口以及V.21接口等。 1152.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼（1） 非歸零碼（非歸零碼（NRZ）（2） 曼徹斯特編碼（曼徹斯特

41、編碼（Manchester） （3） 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼（Difference Manchester） （4） 4B/5B編碼編碼1162.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸圖2.20 數(shù)字信號(hào)的編碼1172.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸 4B/5B編碼是一種編碼效率達(dá)到80的編碼方法，它實(shí)際上是采用5比特碼組來編碼4比特的輸入數(shù)據(jù)。這種編碼方式的一個(gè)特點(diǎn)是每個(gè)5比特碼組中不含多于3個(gè)0或者不會(huì)少于2個(gè)”l。 圖2.20（d）給出了4B/5B信號(hào)的編碼過程 ;1182.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)4B二進(jìn)制數(shù)5B編碼數(shù)據(jù)4B二進(jìn)制數(shù)5B編碼000001111081000100101000101

42、00191001100112001010100A1010101103001110101B1011101114010001010C1100110105010101011D1101110116011001110E1110111007011101111F1111111011192.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸2.基帶數(shù)字傳輸基帶數(shù)字傳輸 所謂基帶是指電信號(hào)固有的基本頻帶，而基帶傳輸是指將數(shù)字設(shè)備發(fā)出的數(shù)字信號(hào)直接傳送。基帶傳輸包括基帶模擬信號(hào)傳輸和基帶數(shù)字信號(hào)傳輸。 （1） 異步傳輸 在異步通信中，任何兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔可以是隨機(jī)的、不同步的，但在一個(gè)字符時(shí)間之內(nèi)，收發(fā)雙方各數(shù)據(jù)位必須同步。異步傳輸

43、如圖2.21所示。 1202.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸1212.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸（2） 同步傳輸同步傳輸 所謂同步傳輸，是指發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘是一致（同步）的，即接收端是靠提取所收到的數(shù)據(jù)位中的定時(shí)信息來獲得時(shí)鐘信號(hào)的，從而使接收到的每一位數(shù)據(jù)信息都和發(fā)送端準(zhǔn)確地保持同步，中間沒有時(shí)間間斷。實(shí)現(xiàn)這種同步的方法又有自同步法和外同步法兩種。 同步傳輸如圖2.22所示。 1222.5.2 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸1232.6 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM） 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) 同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列1242.6.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編

44、碼調(diào)制（PCM） 模擬信號(hào)的數(shù)字編碼可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸。為了在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)，首先需要將模擬信號(hào)數(shù)字化。最好的方法是脈沖編碼調(diào)制（PCM, Pulse Code Modulation）。 PCM過程主要由采樣、量化與編碼三個(gè)步驟組成。如圖2.23所示。1252.6.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）1262.6.1 數(shù)字傳輸系統(tǒng) 1. 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM） PCM過程主要由采樣、量化與編碼三個(gè)步驟組成過程主要由采樣、量化與編碼三個(gè)步驟組成: : （1 1）采樣）采樣 采樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離

45、散的采樣信號(hào)，即用有限個(gè)采樣值代替連續(xù)變化的模擬信號(hào)。采樣信號(hào)，即用有限個(gè)采樣值代替連續(xù)變化的模擬信號(hào)。 1272.6.1 數(shù)字傳輸系統(tǒng) 1. 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM） 采樣的理論依據(jù)是采樣定理，其描述為：一個(gè)頻帶限采樣的理論依據(jù)是采樣定理，其描述為：一個(gè)頻帶限制在制在f f HzHz內(nèi)的連續(xù)時(shí)變信號(hào)，如果采樣頻率不小于內(nèi)的連續(xù)時(shí)變信號(hào)，如果采樣頻率不小于2 2f f HzHz，對它進(jìn)行等間隔采樣，則該連續(xù)時(shí)變信號(hào)將被所得到的采對它進(jìn)行等間隔采樣，則該連續(xù)時(shí)變信號(hào)將被所得到的采樣值完全地確定。樣值完全地確定。128（2 2）量化）量化 量化是把幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度上離散的

46、量化是把幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度上離散的量化信號(hào)。它是將采樣樣本幅度按量化級取值的過程。經(jīng)量化信號(hào)。它是將采樣樣本幅度按量化級取值的過程。經(jīng)量化后的采樣值為離散值，其波形為平頂脈沖。量化后的采樣值為離散值，其波形為平頂脈沖。129（3 3）編碼）編碼 編碼是用二進(jìn)制碼表示量化后采樣值的過程。量化級編碼是用二進(jìn)制碼表示量化后采樣值的過程。量化級取得越多，量化精度就越高，需要二進(jìn)制碼的位數(shù)越多。取得越多，量化精度就越高，需要二進(jìn)制碼的位數(shù)越多。目前，目前，PCMPCM用于數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為用于數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為256256個(gè)量化級，個(gè)量化級，每個(gè)量化級用每個(gè)量化級用8 8位二

47、進(jìn)制碼表示，采樣速率為位二進(jìn)制碼表示，采樣速率為80008000樣本樣本/s/s。1302.6.2 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng) PCM有兩個(gè)互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM（簡稱為T1）和歐洲的30/32路PCM（簡稱E1）。我國采用的是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)。T1的速率是1.544Mbit/s，E1的速率是2.048Mbit/s。 131（1） 北美體制的T系列 最基本的最基本的T1載波：載波：采用采用TDM，含，含24路話音信道，傳路話音信道，傳PCM（脈沖代碼調(diào)制）（脈沖代碼調(diào)制）信號(hào)。話音信道的最高頻率：信號(hào)。話音信道的最高頻率：fm=4kHz(300-4300Hz) 采樣頻率采樣頻率

48、fs=2 fm=8kHz(每秒采樣每秒采樣8000次次)采樣的時(shí)間間隔采樣的時(shí)間間隔 t=1/ fs=125s132（1） 北美體制的T系列 每次采樣值數(shù)字化后用七位二進(jìn)制表示（傳輸加一位每次采樣值數(shù)字化后用七位二進(jìn)制表示（傳輸加一位為信令）。將為信令）。將125s劃分為劃分為24個(gè)時(shí)隙（信道）。個(gè)時(shí)隙（信道）。幀結(jié)構(gòu)：幀結(jié)構(gòu)：193比特比特, 其中一比特為幀碼位。其中一比特為幀碼位。數(shù)據(jù)傳輸率：數(shù)據(jù)傳輸率：T1 1.544M b/s133（2） ITU-T（CCITT）（歐州體制）的E系列 CCITT認(rèn)為認(rèn)為T1系統(tǒng)每路每秒用系統(tǒng)每路每秒用8000比特作控制位比特作控制位太浪費(fèi)太浪費(fèi) 采樣頻

49、率采樣頻率 fs=8kHz，t=125s 采樣值量化后為采樣值量化后為8比特，將比特，將125s劃分為劃分為32個(gè)時(shí)隙（信個(gè)時(shí)隙（信道）道）E1：32/30 路路PCM134（2） ITU-T（CCITT）（歐州體制）的E系列 FI 0 1 2 . . . 16 17 31 幀幀(256bits), 125s其中兩路傳送控制信號(hào)其中兩路傳送控制信號(hào)0路：（同步）路：（同步）X0011011 X為國際圖像用，不用時(shí)為國際圖像用，不用時(shí)暫定暫定116路：（標(biāo)志信號(hào)）路：（標(biāo)志信號(hào)）abcdabcd, bcd不用時(shí)：不用時(shí)：b=1 c=0 d=1135（2） ITU-T（CCITT）（歐州體制）的E

50、系列對對i號(hào)幀：（號(hào)幀：（i路）（路）（i+16路）路） 0號(hào)幀：號(hào)幀：00001x11（復(fù)幀同（復(fù)幀同步）步）F0 F1 . . . F8 F9 . . . F15 2ms, 復(fù)幀復(fù)幀E1的數(shù)據(jù)傳輸速率：的數(shù)據(jù)傳輸速率：2.048M b/s 32路路1362.6.2 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)表2.6 PCM高次群的話路數(shù)和速率系統(tǒng)一次群二次群三次群四次群五次群北美體制符號(hào)T1T2T3T4話路數(shù)24966724032速率(Mbit/s)1.5446.31244.736274.176歐洲體制符號(hào)E1E2E3E4E5話路數(shù)3012048019207680速率(Mbit/s)2.0488.44834

51、.368139.264565.1481372.6.3 同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列 SONET和和SDH都是國際認(rèn)可的數(shù)字體系都是國際認(rèn)可的數(shù)字體系復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，其中復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，其中SONET主要應(yīng)用在北美、主要應(yīng)用在北美、韓國和日本，其他地區(qū)則使用韓國和日本，其他地區(qū)則使用SDH。SONET和和SDH都由高可用性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)都由高可用性的環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成。構(gòu)成。1382.6.3 同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列1.1. SONETSONET數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn)。其中最數(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)。主要的是以下兩個(gè)。（1）速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一）速率標(biāo)準(zhǔn)

52、不統(tǒng)一（2）不是同步傳輸）不是同步傳輸 為了解決上述問題，美國首先在為了解決上述問題，美國首先在1988年推出了一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，叫做年推出了一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，叫做同步光纖網(wǎng)SONET (Synchronous Optical Network)。1392.6.3 同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列 SONET定義了4個(gè)光接口層：光子層(Photonic layer)、數(shù)字段層(Section layer)、線路層(Line layer)與路徑層(Path layer)。同步網(wǎng)絡(luò)的各級時(shí)鐘都來自一個(gè)精度為量級的銫原子鐘。 1401. SONET SONET設(shè)計(jì)的目標(biāo)：設(shè)計(jì)的目標(biāo)： 使

53、不同的載波互連成為可能，定義通用的信使不同的載波互連成為可能，定義通用的信令標(biāo)準(zhǔn)：波長，定時(shí)，幀結(jié)構(gòu)等令標(biāo)準(zhǔn)：波長，定時(shí)，幀結(jié)構(gòu)等 傳輸方法需要統(tǒng)一：傳輸方法需要統(tǒng)一：64kbps PCM信道（組合信道（組合時(shí)）時(shí)）1411. SONET 提供一種多路復(fù)用多個(gè)數(shù)字信道的方式：提供一種多路復(fù)用多個(gè)數(shù)字信道的方式：T3 44.736Mbps 支持運(yùn)營，管理和維護(hù)（支持運(yùn)營，管理和維護(hù)（OAM功能）功能）1421. SONET 基本幀結(jié)構(gòu)：基本幀結(jié)構(gòu)：810字節(jié)的塊（字節(jié)的塊（125s） 90列列數(shù)據(jù)速率（總）數(shù)據(jù)速率（總）90988000=51.84Mbps這個(gè)這個(gè)SONET基本信道稱為基本信道稱

54、為STS-1（Synchronous Transport Signal-1）。對光信號(hào)稱為）。對光信號(hào)稱為OC-1（Optical Carrier-1）第一級光載體。）第一級光載體。1431. SONET 多路復(fù)用：多路復(fù)用：STS-1 STS-12 OC-12 1442. SDH SDH(Synchronous Digital Hierarchy):1988年年ITU-T在在SONET的基礎(chǔ)上，經(jīng)過修改，的基礎(chǔ)上，經(jīng)過修改，制定制定G.707,G.708,G.709國際標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)。SDH以以155.52M bit/s STM-1(第一級同步傳輸模式第一級同步傳輸模式)：Synchrono

55、us Transfer Mode-1較高等級的較高等級的STM-N則是則是N個(gè)個(gè)STM-1的復(fù)用。的復(fù)用。1452. SDH SDH的幀結(jié)構(gòu)：的幀結(jié)構(gòu)： 9列列 261列列9排排 125 s 段開銷段開銷1462. SDH SDH的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： 使北美，歐洲所用的數(shù)字傳輸體制在使北美，歐洲所用的數(shù)字傳輸體制在STM-1等級上取等級上取得了一致，對現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展具有重大意義得了一致，對現(xiàn)代電信網(wǎng)的發(fā)展具有重大意義 簡化了分接和復(fù)接技術(shù)，上下網(wǎng)絡(luò)方便簡化了分接和復(fù)接技術(shù)，上下網(wǎng)絡(luò)方便1472. SDH 可與數(shù)字交叉設(shè)備（可與數(shù)字交叉設(shè)備（DACS）組合使用，提高了通）組合使用，提高了通信網(wǎng)的可靠性和靈活性信網(wǎng)的可靠性和靈活性 具有多種控制，管理信息，并采用自愈混合環(huán)形網(wǎng)絡(luò)具有多種控制，管理信息，并采用自愈混合環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的OAM功能功能1482.6.3 同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字系列同步數(shù)字系列光載體等級電載體等級帶寬對應(yīng)的SDH STMOC-1STS-151.84Mbit/s-OC-3STS-3155.52Mbit/sSTM-1O