物理層總結(jié)課件

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(shí)

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(gè)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1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)2重點(diǎn)物理層的基本功能信道的極限容量、信道的極限信息傳輸速率等幾個(gè)基本概念，信道復(fù)用技術(shù)基本工作原理數(shù)字傳輸系統(tǒng)基本工作原理寬帶接入技術(shù)基本工作原理難點(diǎn)正確區(qū)分并計(jì)算信道的極限容量、信道的極限信息傳輸速率等；3

物理層（physicallayer）任務(wù)：在兩個(gè)具有物理介質(zhì)相連的接點(diǎn)間傳送比特流。協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn))：規(guī)定了物理接口的各種特性：機(jī)械特性：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格；電氣特性：信號(hào)的表示方式，脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等；功能特性：接口引（線）腳的功能和作用；過程特性：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程。功能：建立和拆除物理連接、位流傳輸、管理例：RS-232、RJ45、RJ11、RS-449、V.24、V.35、G.703/G.704…010101…2.1物理層的基本概念4RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectricalIndustrialAssociation)于1973年提出的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)；主要用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment，如計(jì)算機(jī)、終端等設(shè)備)與數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備DCE（DataCircuit-terminalEquipment，如調(diào)制解調(diào)器、中繼器、多路復(fù)用器、交換機(jī)等)之間的接口規(guī)范；對(duì)應(yīng)于OSI模型中的物理層。5（1）RS-232-C機(jī)械特性標(biāo)準(zhǔn)的RS-232-C接口使用25針DB連接器（插頭/插座）;可簡(jiǎn)化為9針和15針兩種;機(jī)械特性規(guī)定了物理連接時(shí)對(duì)插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔芯數(shù)及排列方式、鎖定裝置形式等。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

RS-232-C(15)RS-232-C(9)6特點(diǎn)：信號(hào)電平使用負(fù)邏輯邏輯‘1’用負(fù)電平（-5~-15V）表示；邏輯‘0’用正電平（+5~+15V）表示數(shù)據(jù)傳輸率支持100、300、600、1200、2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K

1200bps，傳輸距離<=

100m，9600bps，傳輸距離<=

50m,>=19.2kbps,傳輸距離<=15m。(2)RS-232-C電氣特性7（3）RS-232-C功能特性25芯引腳號(hào)線的編號(hào)接口電路名稱DTE--DCE數(shù)據(jù)控制定時(shí)地線1AA屏蔽地PG——7AB信號(hào)地GND——2BA發(fā)送數(shù)據(jù)TxD3BB接收數(shù)據(jù)RxD4CA請(qǐng)求發(fā)送RTS5CB允許發(fā)送CTS6CC數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好DSR20CD數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR8CF載波檢測(cè)CD821CG信號(hào)質(zhì)量檢查SQD23CH數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇(DTE)18CI數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇(DCE)24DA發(fā)送信號(hào)碼元定時(shí)(DTE)TxC15DB接收信號(hào)碼元定時(shí)(DCE)TxC17DD接收信號(hào)碼元定時(shí)(DCE)RxC14SBA備用信道發(fā)送數(shù)據(jù)16SBB備用信道接收數(shù)據(jù)19SCA備用信道請(qǐng)求發(fā)送13SCB備用信道允許發(fā)送12SCF備用信道載波檢測(cè)22CE呼叫指示器RS-232-C功能特性（conti.)9（4）RS-232-C過程特性DTEDCE10交叉電纜RS-232-C除了作為DTE-DCE之間的連接標(biāo)準(zhǔn)外，也可用作DTE—DTE(如計(jì)算機(jī)與如計(jì)算機(jī)，如計(jì)算機(jī)與顯示器，如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)等之間的連接。但連接方式需進(jìn)行調(diào)整。112.2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)12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)?！澳M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。13信號(hào)傳輸速率B--每秒傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位為波特，記作Baud。

計(jì)算公式:B=1/T(Baud)

......⑴

式中T為信號(hào)碼元的寬度，單位為秒．信號(hào)傳輸速率也稱波特率。數(shù)據(jù)傳輸速率R--每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bps。

計(jì)算公式:R=1/T*log2

N(bps)

......⑵

式中T為一個(gè)碼元信號(hào)的寬度，單位為秒；

N為對(duì)一個(gè)碼元編碼采樣的離散值的個(gè)數(shù)；

log2

N為每個(gè)碼元的bit數(shù)。 數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特率。波特率與比特率t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號(hào)

碼元（Codecell）：時(shí)間軸上一個(gè)信號(hào)的編碼單元。T14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15波特率與比特率的關(guān)系由⑴、⑵式得：

R=B*log2

N

(bps)

......⑶

或B=R/log2

N

(Baud)

......⑷

[例]采用四相調(diào)制方式，即N=4，且一個(gè)數(shù)字脈沖信號(hào)的寬度T=833x10-6秒,則：（1）f=1/（833*10-6

）=1200Hz

（2）R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400(bps)

（3）B=1/T=1/(833x10-6)=1200(Baud)

*162.2.2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。17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)能夠通過信道）。18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。

19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202.2.3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多種干擾。

碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?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。21信道容量（信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率）

信道容量：一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位：位/秒(bps)

信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別：信道容量表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限；數(shù)據(jù)傳輸速率是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。像公路上的最大限速與汽車實(shí)際速度的關(guān)系一樣。影響信道容量的主要因素是噪音。

22數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道有失真，但可識(shí)別失真大，無法識(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23Nyquist證明，無噪聲下的信道的最大信號(hào)傳輸速率Rmax與信道帶寬B的關(guān)系，即奈奎斯特--無噪信道容量公式：

Rmax=2*B*log2N(bps)

式中B為信道的帶寬，單位為Hz；

N為對(duì)一個(gè)碼元抽樣的離散值個(gè)數(shù)。

說明在無噪聲的理想條件下，信道的容量與采樣量化從正比。[例]普通電話線路帶寬約3kHz，若碼元抽樣的離散值個(gè)數(shù)N=16，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率：

Rmax=2*3k*log216=24kbps。

(1)無噪聲下的信道容量（奈奎斯特定理）

N最大數(shù)據(jù)率

26000b/s412000b/s818000b/s1624000b/s3230000b/s24(2)有噪聲下的信道容量（山農(nóng)定理）Shannon證明，對(duì)于帶寬為B，信噪比為S/N的有噪聲信道，其最大數(shù)據(jù)傳輸率Rmax為

Rmax=B*log2(1+S/N)(bps)

其中S/N為信號(hào)功率與噪聲功率的比，稱為信噪比(Signal-to-NoiseRatio)；我們一般使用數(shù)值10*log10S/N---分貝(dB)來表示信噪比。[例]已知信噪比為30dB，帶寬為3kHz，求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率?！?0log10(S/N)=30

∴S/N=10(30/10)=1000

∴Rmax=3klog2(1+1000)≈30kbps‘S/N’是一個(gè)符號(hào)25Nyquist公式和Shannon公式的比較C=2Blog2N用于理想信道數(shù)據(jù)傳輸率隨信號(hào)抽樣的離散值個(gè)數(shù)增加而增加。C=Blog2（1+S/N）用于有噪聲信道（實(shí)際的信道總是有噪聲?。o論信號(hào)抽樣的離散值個(gè)數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。原因：噪聲的存在將使抽樣的離散值個(gè)數(shù)不可能無限增加。26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。272.3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(dòng)無線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜28傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纖無線介質(zhì)無線電微波（大地微波、衛(wèi)星微波）紅外線（毫米波）激光292.3.1雙絞線雙絞線(TP)--由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成。屏蔽雙絞線STP（IBM）Type1或Type2非屏蔽雙絞線UTP（EIA/TIA）Cat1:一對(duì)線組成，用作電話線,9600bps；Cat2:一對(duì)線組成，用作ISDN或T1/E1線路1.54MbpsCat3:四對(duì)線組成，用作10Mbps或100Mbps以太網(wǎng)；Cat5:四對(duì)線組成，用作100Mbps以太網(wǎng)；特點(diǎn)距離短：100m—5000m，傳輸容量：100Mbps以內(nèi)；價(jià)格便宜;低頻(10kHz以下)抗干擾性能強(qiáng)于同軸電纜，高頻(10-100kHz)抗干擾性能弱于同軸電纜。30

雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)色彩標(biāo)記和連接方法：直連線：PC/路由器-交換機(jī)/HUB、HUB-HUB(級(jí)連端口)交叉線：交換機(jī)-交換機(jī)、PC-PC、HUB-HUB(標(biāo)準(zhǔn)端口)線對(duì)色彩碼1白藍(lán)，藍(lán)2白橙，橙3白綠，綠4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉線EIA-568B直連線EIA-568A312.3.2同軸電纜銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套基帶電纜粗纜非中繼傳輸距離<10kmRmax=10Mbps細(xì)纜（便宜的同軸電纜）非中繼傳輸距離185米R(shí)max=10Mbps寬帶電纜非中繼傳輸距離<100kmRmax=900Mbps傳有線電視322.3.3光纖光纖--由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成的。帶寬頻率范圍：50THz數(shù)據(jù)傳輸率：100Gbps實(shí)際使用：10Gbps,原因：光/電、電/光轉(zhuǎn)換的速度跟不上;光電子技術(shù)/光子技術(shù)通過光纖中光的波長(zhǎng)0.85μm/1.3μm/1.55μm33光纖及光纜構(gòu)成玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼單芯光纜多芯光纜34單模光纖和多模光纖多模光纖（multi-modefiber）內(nèi)芯直徑稍大,其中有多個(gè)光沿不同的方向同時(shí)傳播。直徑為62.5μm使用普通發(fā)光二極管作為光源波長(zhǎng)為0.85um中繼距離2公里單模光纖（single-modefiber）內(nèi)芯直徑較小，與光的波長(zhǎng)接近，光沿同一方向傳播。直徑為8～10μm使用激光源,波長(zhǎng)為1.55um中繼距離100公里激光器光檢波器單束光線沿直線傳播多束光線以不同的反射角傳播激光器包層折射率低纖芯折射率高亮度調(diào)制光檢波器35光纖的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高帶寬、高數(shù)據(jù)傳輸率抗電磁干擾強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠抗腐蝕衰減小缺點(diǎn)單向傳輸光纖接口價(jià)格昂貴工藝復(fù)雜、安裝技術(shù)復(fù)雜362.3.4無線介質(zhì)無線介質(zhì)是指信號(hào)通過空氣傳輸，信號(hào)不被約束在一物理導(dǎo)體內(nèi)無線介質(zhì)主要包括無線電波微波（地面微波、衛(wèi)星微波）紅外線、激光37（1）無線電波無線電通信就是利用地面發(fā)射的無線電波通過電離層的反射而到達(dá)接收端的一種遠(yuǎn)距離通信方式。無線電通信使用的頻率一般在3MHz至1GHz。無線電波的傳播特性與頻率有關(guān)。在低頻上，無線電波能輕易地繞過一般障礙物，但其能量隨著傳播距離的增大而急劇遞減。在高頻上，無線電波趨于直線傳播并易受障礙物的阻擋，還會(huì)被雨水吸收。38(2)微波對(duì)于頻率在100MHz以上的無線電波，其能量將集中于一點(diǎn)并沿直線傳播，這就是微波。微波通信是利用無線電波在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式，它使用的頻率范圍一般在1GHz至20GHz左右。由于微波只能沿直線傳播，所以微波的發(fā)射天線和接收天線必須精確對(duì)準(zhǔn)，而且每隔一段距離就需要一個(gè)中繼站。中繼站之間的距離與微波塔的高度成正比例。對(duì)于100m高的微波塔，中繼站之間的距離可以達(dá)到80km。39

地面微波--通過地面站之間接力傳送--接力站之間距離：50-100km--速率：每信道45Mb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔35,784公里地球

地球同步衛(wèi)星--與地面站相對(duì)固定位置--使用3顆衛(wèi)星即可覆蓋全球--傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)（≈270ms）--廣播式傳輸--應(yīng)用領(lǐng)域：

電視傳輸、長(zhǎng)途電話、專用網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)40

常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/工作頻帶傳輸距離性能價(jià)格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s模擬:10km數(shù)字:500m較好低模擬/數(shù)字信號(hào)傳輸50Ω同軸電纜基帶10Mb/s<3km較好較低基帶數(shù)字信號(hào)75Ω同軸電纜寬帶≤450MHz100km較好較低模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻光纖基帶40Gb/s20km以上很好較高遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸微波寬帶4-6GHz幾百km好中等遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星寬帶1-10GHz18000km很好高遠(yuǎn)程通信41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)42頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)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)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率543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)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。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。44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45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46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47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48時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線路資源的浪費(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。49統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

STDM

(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用501550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm2.4.2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512.4.3碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)

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。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)。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。

52CDMA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。53CDMA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542.5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局之間的中繼線上傳送多路的電話。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。552.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。

56同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)

SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各級(jí)時(shí)鐘都來自一個(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)則稱為第1級(jí)光載波

OC-1，OC表示OpticalCarrier。57

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。58SONET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)59SONET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。

602.6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。61xDSL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）。62ADSL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63ADSL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。64DMT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)。65DMT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)~40~138~110066ADSL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。當(dāng)ADSL啟動(dòng)時(shí)，用戶線兩端的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。67ADSL的組成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)

68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(SeamlessRa