信道復用技術課件

第2章物理層本章內容2.1物理層的基本概念2.2數(shù)據(jù)通信的基礎知識2.3物理層下面的傳輸媒體2.4信道復用技術2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術2.7物理層標準舉例本章重點數(shù)據(jù)通信基礎知識常見的傳輸媒體模擬傳輸與數(shù)字傳輸信道復用技術計算機網絡——物理層第2章物理層本章內容計算機網絡——物理層思考題：物理層的任務是什么？網絡中常用的傳輸媒體有哪些？媒體中數(shù)據(jù)傳輸速率取決于哪些因素？模擬信道為何能傳送數(shù)字數(shù)據(jù)？為什么一些傳輸媒體能同時傳送多道信號?第3章物理層計算機網絡——物理層思考題：第3章物理層計算機網絡——物理層2.1物理層的基本概念物理層考慮的是如何在連接計算機等各種網絡設備的傳輸媒體中傳輸數(shù)據(jù)的比特流。物理層應盡可能地屏蔽各種媒體之間的差異，使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異。

物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性：機械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。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：指明線路上出現(xiàn)的電平的電壓表示何種意義。過程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。計算機網絡——物理層2.1物理層的基本概念物理層考慮的是如何在連接計算機等各種2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識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)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調制解調器PC機公用電話網調制解調器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號輸入漢字顯示漢字數(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機計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型傳輸2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識幾個術語數(shù)據(jù)(data)——運送消息的實體。信息(information)——數(shù)據(jù)的內容或解釋。信號(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)——在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形。計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識幾個術語計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)都可以通過模擬信號傳輸。模擬傳輸：模擬數(shù)據(jù)、模擬信號：如早期的電話系統(tǒng)；數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬傳輸：需要調制。模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調制器數(shù)字數(shù)據(jù)模擬信號調制器計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)都可以通過模擬信號2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)也都可以通過數(shù)字信號傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)、數(shù)字信號：可直接傳輸；模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號：先將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號

PCM編碼器數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)字發(fā)送器計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識數(shù)字數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)也都可以通過數(shù)字信2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2.2有關信號的幾個基本概念三種通信方式發(fā)送設備接收設備數(shù)據(jù)流發(fā)送設備發(fā)送設備數(shù)據(jù)流接收設備接收設備發(fā)送設備接收設備數(shù)據(jù)流接收設備發(fā)送設備單工通信半雙工通信全雙工通信計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2.2有關信號的幾個基本概念發(fā)2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識信道：信號傳遞的通路。它建立在傳輸介質之上，包含傳輸媒介和必要的設備。同一傳輸介質上可提供多條信道，一條信道允許一路信號通過。任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產生各種失真以及帶來多種干擾。實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號波形輸出信號波形(失真不嚴重)輸入信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號波形(失真嚴重)計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識信道：信號傳遞的通路。它建立在傳輸介2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識信道上傳送的信號分為基帶信號和寬帶信號?；鶐盘枺椿绢l帶信號）——來自信源的信號，將數(shù)字信號1或0直接用不同的電壓來表示，然后送到線路上傳輸——基帶傳輸，像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。寬帶信號——將基帶信號載波調制后把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸。由于每一路基帶信號可以搬移到不同的頻段，因此，在一條線纜中可以同時傳送多路數(shù)字信號?；鶐盘柾休^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。因此必須對基帶信號進行調制(modulation)。計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識信道上傳送的信號分為基帶信號和寬帶信2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識最基本的二元制調制方法有以下幾種：y=A

sin(ω

t+φ)

調幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。調頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。010011100基帶信號調幅調頻調相計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識最基本的二元制調制方法有以下幾種：2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識正交振幅調制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r(r,)可供選擇的相位有12種，而對于每一種相位有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個點中的每個點可對應于一種4bit的編碼。若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收端進行解調時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。舉例計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識正交振幅調制QAM(Quadra2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2.3信道的極限傳輸容量碼元：時間軸上的一個信號編碼單元同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始

同步脈沖也可位于碼元的中部一個碼元也可有多個同步脈沖相對應t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識2.2.3信道的極限傳輸容量t碼元2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識（1）信道能夠通過的頻率范圍奈奎斯特給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，碼元的傳輸速率的上限值，超過這個上限就會出現(xiàn)碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串擾。計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識（1）信道能夠通過的頻率范圍計算機網2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識奈奎斯特準則理想低通信道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。不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)不能通過不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識奈奎斯特準則不能通過能通過0頻率(H2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識（2）信噪比香農(Shannon)用信息論的理論推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達為

C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內所傳信號的平均功率；N為信道內部的高斯噪聲功率。香農定理表明：信道的帶寬信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限傳輸速率，就一定可以找到某種辦法實現(xiàn)無差錯的傳輸，但并未給出具體實現(xiàn)方法。計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識（2）信噪比計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識[例]普通電話線路帶寬約3kHz，則碼元速率極限值B=2*W=2*3k=6kBaud；若碼元的離散值個數(shù)N=16，其最大數(shù)據(jù)傳輸速率計算公式C=2*W*log2N(bps)

得：C=2*3k*log216=24kbps。[例]在3.1KHz的標準電話信道，如果信噪比S/N=2500，那么由香農定理可知，無論采用何種先進的編碼技術，信息的傳輸速率不可能超過3100×log2(1+2500)b/s=35Kbps。[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。

∵10lg(S/N)=30

∴S/N=1030/10=1000

∴C=3klog2(1+1000)≈30kbps

計算機網絡——物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎知識[例]普通電話線路帶寬約3kHz，則3.2數(shù)據(jù)通信基礎知識比特率與波特率是兩個不同的概念（補充）波特率是每秒傳送碼元的個數(shù)，而比特率是每秒傳輸二進位數(shù)的位數(shù)一個碼元可以攜帶n個信息位，所以比特率是波特率的n倍。若碼元傳輸速率為Mbaud，則比特率為M×nbps。例：一個帶寬為3KHz的理想低通信道，其最高碼元傳輸速率為6000Baud。若1個碼元可攜帶3個比特的信息量，則最高信息傳輸速率=18000bps。問題：如何使1個碼元攜帶3個信息位？調制！如多相制計算機網絡——物理層3.2數(shù)據(jù)通信基礎知識比特率與波特率是兩個不同的概念（補充3.2數(shù)據(jù)通信基礎知識奈氏準則和香農定理的作用范圍源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點終點發(fā)送器接收器輸入信息輸出信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號碼元傳輸速率受奈氏準則的限制信息傳輸速率受香農公式的限制計算機網絡——物理層3.2數(shù)據(jù)通信基礎知識奈氏準則和香農定理的作用范圍源系統(tǒng)傳2.3物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體也叫傳輸介質或傳輸媒介。傳輸媒體分為導向傳輸媒體和非導向傳輸媒體。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)星地面微波調幅無線電調頻無線電海事無線電光纖電視(Hz)f

(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動無線電計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體也叫傳輸介質或傳輸媒介。2.3物理層下面的傳輸媒體2.3.1導向傳輸媒體(1)雙絞線:把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起,然后用規(guī)則的方法絞合起來,以減少相鄰導線間的電磁干擾.用戶線:電話機到電話交換機之間的雙絞線可支持模擬傳輸和數(shù)字傳輸,長距離需放大或中繼分類:屏蔽雙絞線STP:雙絞外加上金屬網屏蔽層無屏蔽雙絞線UTP:常用雙絞線類別（EIA/TIA標準-568）：3類、4類、5類、超5類、6類和7類。計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體2.3.1導向傳輸媒體計算機網2.3物理層下面的傳輸媒體雙絞線內導體芯線絕緣內屏蔽外屏蔽外套--螺旋絞合的雙導線，≈1mm--每根4對、25對、1800對--典型連接距離100m（LAN）--RJ45插座、插頭--優(yōu)缺點：成本低組裝密度高、節(jié)省空間安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）平衡傳輸（高速率）抗干擾性一般連接距離短計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體雙絞線內導體芯線--螺旋絞合的雙2.3物理層下面的傳輸媒體(2)同軸電纜結構T型分接頭：連接計算機非插入式：剪斷導線再連接插入式：無需剪斷導線分類基帶同軸電纜（50電纜）：用于數(shù)字傳輸，帶寬為10Mbps，可將信號傳送1KM，信號編碼可采用曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼寬帶同軸電纜（75電纜）：用于模擬信號傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)寬帶模擬傳輸，帶寬可達300～500MHz

，如CATV。500MHz以上信號可傳達100KM，傳送的信號采用了頻分多路復用的寬帶信號，每一個6MHz的信道可傳送一路電視信號，傳送數(shù)字信號時的數(shù)據(jù)率可達3Mbps。外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內導體計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體(2)同軸電纜外導體絕緣層絕緣細同軸電纜，可靠性稍差BNCT型接頭連接總線型拓撲用于辦公室LAN細纜BNC接頭NIC每段最大長度185m每段最多站點數(shù)30兩站點間最短距離0.5m網絡最大跨度925m網絡最多5個段同軸電纜用于10Base2LAN2.3物理層下面的傳輸媒體計算機網絡——物理層細同軸電纜，可靠性稍差細纜BNC接頭NIC每段最大長度2.3物理層下面的傳輸媒體粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強收發(fā)器:發(fā)送/接收,沖突檢測,電氣隔離AUI:連接件單元接口總線型拓撲用于網絡骨干連接最大段長度500米每段最多站點數(shù)100兩站點間最小距離2.5米

粗纜VampiretapBNC端子收發(fā)器AUI電纜NIC網絡最大跨度2.5公里

粗纜在10Base5LAN中的應用計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力2.3物理層下面的傳輸媒體01001100011

時鐘NRZManchester差分Manchester常用編碼方式（補充）計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體01001100011時鐘NR2.3物理層下面的傳輸媒體(3)光纖：由能傳導光波的石英玻璃纖維，外加保護層構成，利用光脈沖來傳輸數(shù)據(jù)。結構：傳送過程：用光纖來傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉換成光信號，而在接收端又要由光檢波器還原成電信號。驅動器光源光檢測器放大器電信號光信號電信號計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體(3)光纖：由能傳導光波的石英2.3物理層下面的傳輸媒體光纖高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷溆嬎銠C網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體光纖高折射率低折射率光線在纖芯中2.3物理層下面的傳輸媒體單模光纖多模光纖多束光線以不同的反射角傳播單束光線沿直線傳播輸入脈沖輸出脈沖輸入脈沖輸出脈沖計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體單模光纖多模光纖多束光線以不同的2.3物理層下面的傳輸媒體光纖光纖的特點通信容量非常大傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸特別經濟抗雷電和電磁干擾性能好無串音干擾，保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)體積小，重量輕缺點是光纖精確地連接需用專用設備每根光纖只能單向通信，如要雙向通信必須成對計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體光纖計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體2.3.2非導向傳輸媒體適用于：高山或島嶼，甚至城市，無法或很難架設線纜以及移動數(shù)據(jù)通信。無線傳輸：LF、MF、HF，以及V、U、S和E。目前高帶寬的計算機通信主要使用三種技術：微波，紅外線和激光。微波：載波頻率為2—40GHZ范圍，直線傳播，可同時傳送大量信息。地面微波接力通信：由于地球表面是曲面，需在地面建立中繼站，天線越高距離越遠。衛(wèi)星通信：人造同步衛(wèi)星位于36000KM的高空，可作為中繼器實現(xiàn)微波接力通信。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣，有很強的方向性。計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體2.3.2非導向傳輸媒體計算2.3物理層下面的傳輸媒體地球22,300公里地球計算機網絡——物理層2.3物理層下面的傳輸媒體地球22,300地球計算機網絡—2.4信道復用技術2.4.1頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分利用復用：把許多信號組合在單一的物理傳輸線纜上用單一的傳輸設備進行傳輸?shù)募夹g。在遠距離傳輸時可大大節(jié)省線纜的安裝和維護費用，同時大大提高信道的利用率。DEMUX復用器解復用器共享信道MUX信源信宿計算機網絡——物理層2.4信道復用技術2.4.1頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分2.4信道復用技術（1）頻分復用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頻帶。頻分復用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源（請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（1）頻分復用頻率時間頻率1頻率2頻2.4信道復用技術原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每路信號占用一個頻率通道進行傳輸。頻率通道之間留有防護頻帶以防相互干擾。CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復用信號f復用器計算機網絡——物理層2.4信道復用技術原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道2.4信道復用技術（2）時分復用時分復用則是將時間劃分為一段段等長的時分復用幀（TDM幀）。每一個時分復用的用戶在每一個TDM幀中占用固定序號的時隙。每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長度）。時分復用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BCDBCDBCD2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間CDCDCDAAA2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BDBDBDAAA2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（2）時分復用頻率時間BCBCBCAAA2.4信道復用技術時分復用可能會造成線路資源的浪費

用戶在所分得的時隙中可能處于空閑狀態(tài)

ABCDaabbcdbcattttt4個時分復用幀#1④③②①acbcd時分復用#2#3#4用戶計算機網絡——物理層2.4信道復用技術時分復用可能會造成線路資源的浪費ABCD2.4信道復用技術統(tǒng)計時分復用STDM(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復用集中器計算機網絡——物理層2.4信道復用技術統(tǒng)計時分復用STDM(Statistic2.4信道復用技術E1標準的時分復用幀2.048Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………時分復用幀T

CH0

CH1

CH2…

CH15

CH16

CH17

CH30CH31CH0…8bitt時分復用幀時分復用幀T=125ms15個話路15個話路計算機網絡——物理層2.4信道復用技術E1標準的時分復用幀2.048Mb/s2.4信道復用技術（3）波分復用波分復用，實際上是光的頻分復用，它把多種波長的光復用到一根光纖上傳輸。現(xiàn)在最多可在一路光纖上復用80路或更多路數(shù)的光載波信號——密集波分復用F2F1F3

光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖棱柱/衍射光柵光纖5光纖6光纖4F2F1F3棱柱/衍射光柵計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（3）波分復用F2F1F3光譜F1F22.4信道復用技術（3）波分復用就是光的頻分復用

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s復用器分用器EDFA120km光調制器光解調器計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（3）波分復用就是光的頻分復用15502.4信道復用技術（4）碼分復用CDM碼分多址CDMA技術允許每個用戶可在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信，但各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)，m常取64或128。每個站被指派一個唯一的mbit碼片序列，各站互不相同。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。S站的碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDM計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDM碼片序列的正交關系兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內積(innerproduct)都是0：任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是1（-1表示“0”）。分析案例：向量S為(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T為(–1–1+1–1+1+1+1–1)。計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDM計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDMCDMA的工作原理當X站要接收S站發(fā)來的數(shù)據(jù)，X站必須知道S站所特有的碼片向量S，然后用它與所收到的未知信號進行求內積。X站接收到的信號是各個站發(fā)送的碼片序列之和。根據(jù)疊加原理可知，所求得的內積結果是：所有其它站的信號都被濾掉（內積為0），只剩下S站發(fā)送來的信號。若S站發(fā)送比特1時，則X站計算內積的結果為1；當S站發(fā)送比特0時，內積的結果為-1。計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDM計算機網絡——物理2.4信道復用技術（4）碼分復用CDMCDMA的工作原理圖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)格化內積S

Sx規(guī)格化內積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端計算機網絡——物理層2.4信道復用技術（4）碼分復用CDMS站的碼片序列S2.4信道復用技術頻分復用、時分復用和碼分復用的比較

CDMA與TDMA和FDMA的區(qū)別，就好像一個國際會議上，TDMA是任何時間只有一個人講話，其他人輪流發(fā)言；FDMA則是把與會的人員分成幾個小組，分別進行討論；而CDMA就像大家在一起，每個國家的人使用自己國家的語言進行討論。計算機網絡——物理層2.4信道復用技術頻分復用、時分復用和碼分復用的比較計算機2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)1、脈沖代碼調制PCMPCM：最初是為了在電話局之間的中繼線上傳送多路的電話。采樣是指在每隔固定長度的時間點上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬時值，作為從這一次抽樣到下一次抽樣之間該模擬數(shù)據(jù)的代表值。根據(jù)采樣定理，當抽樣的頻率大于或等于模擬數(shù)據(jù)的頻帶寬度(最高變化頻率)的兩倍時，所得的離散信號可以無失真地代表被抽樣的模擬數(shù)據(jù)。量化則是把抽樣取得的電平幅值按照一定的分級標度轉換為對應的數(shù)字值，并取整數(shù)。這樣，把連續(xù)的電平幅值轉換為離散的數(shù)字量。編碼把量化的結果轉換為對應的二進制編碼。計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)1、脈沖代碼調制PCM計算機網絡——物理2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)脈沖代碼調制PCM計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)脈沖代碼調制PCM計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸?shù)墓ぷ髟聿蓸又芷赥t信號t采樣1001001111000010t編碼t解碼t還原計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸?shù)墓ぷ髟聿蓸又芷赥2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)歐洲E1標準：復用幀劃分為32個時隙（30路電話，2路信令），每個時隙傳送8位，每秒傳送8000個幀。因此，E1一次群的數(shù)據(jù)率2.048Mbps

。北美T1標準：24個話路，采樣脈沖用7位編碼，再加上1位信令，24路編碼之后加1位同步碼，故每幀193位。每秒傳送8000幀，T1一次群的數(shù)據(jù)率1.544Mbps

。當需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用復用的方法。計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)歐洲E1標準：復用幀劃分為32個時隙（32.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群歐洲體制符號話路數(shù)數(shù)據(jù)率(Mb/s)E1302.048E21208.488E348034.368E41920139.264E57680565.148北美體制符號話路數(shù)數(shù)據(jù)率(Mb/s)T1241.544T2966.312T367244.736T44032274.176計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率系統(tǒng)2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2、同步光纖網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：速率標準不統(tǒng)一，如E1標準與T1標準。不是同步傳輸，無統(tǒng)一時鐘。同步光纖網SONET整個網絡的各級時鐘來自一個精確的主時鐘第1級同步傳送信號

STS-1(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s——基本速率光信號則稱為第1級光載波

OC-1計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2、同步光纖網SONET和同步數(shù)字系2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)國際標準同步數(shù)字系列SDH以SONET為基礎基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級同步傳遞模塊

(SynchronousTransferModule)，即STM-1定義了四個光接口層光子層(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)：負責路徑層的同步和復用。路徑層(PathLayer)：處理路徑端接設備PTE(PathTerminatingElement)之間的業(yè)務的傳輸。計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)國際標準同步數(shù)字系列SDH計算機網絡——2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)SONET體系結構線路(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終端復用器或分用器復用器或分用器轉發(fā)器轉發(fā)器段段段路徑(path)(section)(section)(section)光子層路徑層線路層段層計算機網絡——物理層2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)SONET體系結構線路(line)光子2.6寬帶接入技術2.6.1xDSL技術xDSL技術：用數(shù)字技術對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務。用戶線實際可通過的信號頻率超過1MHz0~4KHz：低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用4KHz~1MHz：高端頻譜留給用戶上網ADSL：非對稱數(shù)字用戶線上行和下行帶寬做成不對稱的。在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL調制解調器。方案是離散多音調

DMT調制技術：把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多的子信道25個子信道用于上行信道：32kb/s到640kb/s249個子信道用于下行信道：32kb/s到6.4Mb/s

計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術2.6.1xDSL技術計算機網絡——物2.6寬帶接入技術xDSL的幾種類型xDSL對稱性下行帶寬上行帶寬極限傳輸距離ADSL非對稱1.5

Mbit/s64

kbit/s4.6～5.5

kmADSL非對稱6～8

Mbit/s640

kbit/s～1

Mbit/s2.7～3.6

kmHDSL（2對線）對稱1.5

Mbit/s1.5

Mbit/s2.7～3.6

kmHDSL（1對線）對稱768

kbit/s768

kbit/s2.7～3.6

kmSDSL對稱384

kbit/s384

kbit/s5.5

kmSDSL對稱1.5

Mbit/s1.5

Mbit/s3

kmVDSL非對稱12.96

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s1.4

kmVDSL非對稱25

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s0.9

kmVDSL非對稱52

Mbit/s1.6～2.3

Mbit/s0.3

kmDSL(ISDN)對稱160

kbit/s160

kbit/s4.6～5.5

km計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術xDSL的幾種類型xDSL對稱性2.6寬帶接入技術ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線電話分離器區(qū)域寬帶網至ISP居民家庭基于ADSL的接入網端局或遠端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復用器DSLAM接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術ADSL的組成ATU-CATU-CATU2.6寬帶接入技術2.6.2光纖同軸混合網（HFC網）光纖同軸混合網：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。HFC網的主干線采用光纖，使用模擬光纖技術，采用光的振幅調制。模擬光纖從頭端連接到光纖結點(fibernode)，即光分配結點

ODNHFC網采用結點體系結構:一個光纖結點下的所有用戶組成了一個用戶群，或稱為鄰區(qū)。HFC網具有比CATV更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能每個家庭需要安裝一個用戶接口盒：機頂盒：連接電視機，雙絞線：連接電話機，電纜調制解調器：連接計算機下行信道上行信道540505507501000原有模擬電視數(shù)字信號頻率(MHz)保留計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術2.6.2光纖同軸混合網（HFC網）下2.6寬帶接入技術HFC采用結點體系結構同軸電纜頭端模擬光纖放大器引入線分路器光纖結點服務區(qū)服務區(qū)服務區(qū)計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術HFC采用結點體系結構同軸電纜頭端模擬光2.6寬帶接入技術2.6.3FTTx技術FTTx技術即光纖到……FTTH：光纖到家FTTB：光纖到大樓FTTC：光纖到路邊FTTO：光纖到辦公室FTTN：光纖到鄰區(qū)FTTD：光纖到門戶FTTF：光纖到樓層FTTZ：光纖到小區(qū)計算機網絡——物理層2.6寬帶接入技術2.6.3FTTx技術計算機網絡——物2.7物理層標準舉例（補充）為了各類數(shù)據(jù)終端設備(DTE:DataTerminalEquipment，如微機、終端等)和數(shù)據(jù)電路端接設備（DCE:DataCircuit-TerminatingEquipment，如調制解調器等)在計算機通信網中能夠易于互連和互操作，通過遵循統(tǒng)一的標準實現(xiàn)廣泛的兼容性，國際標準化組織(ISO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)從60年代起就進行了不懈的努力，陸續(xù)推出了一些關于物理接口的標準。DTE具有一定的數(shù)據(jù)處理能力，具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力DCE在DTE和傳輸線路之間進行信號變換和編碼，負責建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接計算機網絡——物理層2.7物理層標準舉例（補充）為了各類數(shù)據(jù)終端設備(DTE:2.7物理層標準DTE通過DCE與通信傳輸線路相連計算機網絡——物理層2.7物理層標準DTE通過DCE與通信傳輸線路相連計算機網2.7物理層標準2.7.1EIA-232-E接口標準EIA-232-E是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA發(fā)布的標準，系統(tǒng)中，DTE和DCE之間有許多并行線，包括多種信號線和控制線。(1)保護地(2)發(fā)送數(shù)據(jù)(3)接收數(shù)據(jù)(4)請求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DCE

就緒(7)信號地(8)載波檢測(20)DTE

就緒(22)振鈴指示DTEDCE計算機或終端調制解調器計算機網絡——物理層2.7物理層標準2.7.1EIA-232-E接口標準(12.7物理層標準機械特性方面：使用DB-25插針和插孔，引腳分為上下兩排，分別有13根和12根引腳，編號為1至13和12至25。電氣特性方面：采用負邏輯，即-3V表示1，+3V表示0，邏輯0相當于數(shù)據(jù)的“0”或控制線“接通”狀態(tài)，邏輯1相當于數(shù)據(jù)的“1”或控制線的“斷開”狀態(tài)。當數(shù)據(jù)線不超過15米時，數(shù)據(jù)速率可最高可達20kbps。功能特性方面：規(guī)定了25針各與哪些電路連接，以及每個信號的含義。規(guī)程特性方面：規(guī)定了DTE與DCE之間所發(fā)生的事件的合法序列。計算機網絡——物理層2.7物理層標準機械特性方面：使用DB-25插針和插孔，引2.7物理層標準數(shù)據(jù)發(fā)送：在EIA-232-E標準的系統(tǒng)中，DTE只有在下列4個電路都處于邏輯0(控制功能為ON)的條件下才可能發(fā)送數(shù)據(jù)：(1)請求發(fā)送RTS(針4)(2)清送CTS(針5)(3)數(shù)據(jù)端接裝置就緒DSR(針6)(4)數(shù)據(jù)終端就緒DTR(針20)

計算機或終端調制解調器發(fā)送數(shù)據(jù)(2)保護地(1)請求發(fā)送(4)接收數(shù)據(jù)(3)DCE就緒(6)允許發(fā)送(5)載波檢測(8)信號地(7)振鈴指示(22)DTE就緒(20)計算機網絡——物理層2.7物理層標準數(shù)據(jù)發(fā)送：在EIA-232-E標準的系統(tǒng)中2.7物理層標準規(guī)程特性（1）當DTE-A要與DTE-B通信時,將引腳20“DTE就緒”置為ON，同時通過引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)”向DCE-A傳送電話號碼信號。（2）DCE-B將引腳22“振鈴指示”置為ON，通知DTE-B有入呼叫信號到達，DTE-B將引腳信號20“DTE就緒”置為ON，接著DCE-B產生載波信號，將引腳6“DCE就緒”置為ON，準備接收。（3）當DCE-A檢測到載波信號，將引腳8“載波檢測”和引腳6“DCE就緒”置為ON，以便DTE-A知道通信電路已建立。DCE-A還通過引腳3“接收數(shù)據(jù)”向DTE-A發(fā)送其屏幕上顯示的信息。DTE-ADCE-A網絡DCE-BDTE-B計算機網絡——物理層2.7物理層標準規(guī)程特性DTE-ADCE-ADCE-BDT2.7物理層標準（4）DCE-A向DCE-B發(fā)送其載波信號，DCE-B將其引腳8“載波檢”置為ON。（5）當DTE-A要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將引腳4“請求發(fā)送”置為ON，DCE-A將引腳8“允許發(fā)送”置為ON。然后，DTE-A通過引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)”來發(fā)送數(shù)據(jù)，DCE-A將數(shù)字信號轉換為模擬