計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章ppt.ppt

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 5 版）,第 2 章 物理層,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,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) 2.6.1 xDSL技術(shù) 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)） 2.6.3 F

2、TTx 技術(shù),2.1 物理層的基本概念,物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： 機(jī)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 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 過(guò)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 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,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,PC 機(jī),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

3、氣的或電磁的表現(xiàn)。 “模擬的”(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 “數(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。,2.2.2 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(méi)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。,基帶(baseband)信號(hào)和帶通(band pass)信號(hào),基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）來(lái)自信源的信號(hào)

4、。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)。 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。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(guò)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(guò)信道）。,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(wèn)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

5、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。,對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基帶信號(hào),調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,正交振幅調(diào)制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation),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4 bit 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 4 bit 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,2.2.3

6、 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(lái)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。,數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道,有失真，但可識(shí)別 失真大，無(wú)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,信道能夠通過(guò)的頻率范圍,1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。 在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不可能。 如果信道的頻帶越寬，

7、也就是能夠通過(guò)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)碼間串?dāng)_。,(2) 信噪比,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(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。 信道的極限信息傳輸速率 C 可表達(dá)為 C = W log2(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。,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。 只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。 若信道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒(méi)有上

8、限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率 C 也就沒(méi)有上限。 實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。,請(qǐng)注意,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。,2.3 物理層下面的傳輸媒體,無(wú)線電,微波,紅外線,可見(jiàn)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(wú)線電,調(diào)頻 無(wú)線電,海事 無(wú)線電,光纖,電視,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109

9、 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移動(dòng) 無(wú)線電,電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜,2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體,雙絞線 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無(wú)屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair),各種電纜,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(wú)屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,1992年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA與電信行業(yè)協(xié)會(huì)TIA聯(lián)合發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)：E

10、IA/TIA 568A、EIA/TIA 568B EIA/TIA 568B,同軸電纜 50 同軸電纜 75 同軸電纜,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣層,絕緣保護(hù)套層,內(nèi)導(dǎo)體,同軸電纜,光纜 光纖通信是利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖來(lái)進(jìn)行通信。,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?多模光纖與單模光纖,多模光纖,ST光纖插頭 多用于光纖配線架,SC光纖插頭 多用于交換機(jī)和網(wǎng)卡,光電轉(zhuǎn)換器 也稱為收發(fā)器（Transceiver） 可以對(duì)光

11、信號(hào)和電信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換 通常一端的接口為RJ-45，另一端的接口為ST,2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體,根據(jù)距離的遠(yuǎn)近和對(duì)通信速率的要求，可以選用不同的有線介質(zhì)，但是，若通信線路要通過(guò)一些高山、島嶼或河流時(shí)，鋪設(shè)線路就非常困難，而且成本非常高，這時(shí)候就可以考慮使用無(wú)線電波在自由空間的傳播實(shí)現(xiàn)多種通信。,無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣。 短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。,無(wú)線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為300MHz300GHz，但主要是使用240GHz的頻率范圍。微波在空間主要是直線傳播。由于微波會(huì)穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間，因此它不像短波通信可以經(jīng)電離層反

12、射傳播到地面上很遠(yuǎn)的地方。微波通信有兩種主要的方式：即地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。 微波在空間主要是直線傳播。 地面微波接力通信 衛(wèi)星通信,地面微波接力,在物理線路昂貴或地理?xiàng)l件不允許的情況下適用； 通過(guò)地球表面的大氣傳播，易受到建筑物或天氣的影響； 兩個(gè)地面站之間傳送，距離為50 -100 km；,微波接力的特點(diǎn),微波接力通信的優(yōu)點(diǎn)： 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。 微波通信受外界干擾比較小，傳輸質(zhì)量較高。 與相同容量和長(zhǎng)度的電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見(jiàn)效快。,微波接力通信也存在如下的一些缺點(diǎn)： 相鄰站之間必須直視，不能有障礙物（”視距通信”）

13、。有時(shí)一個(gè)天線發(fā)射出的信號(hào)也會(huì)分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真。 微波的傳播有時(shí)也會(huì)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(duì)大量中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)一定的人力和物力。,衛(wèi)星（satellite）通信： 一種特殊的微波通信 與一般地面微波通信的不同在于使用地球同步衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào),國(guó)際上衛(wèi)星可使用的頻段： C波段 使用3.74.2 GHz的頻段作為上行信道，5.9256.425 GHz的頻段作為下行信道 Ku波段 使用11.712.2 GHz作為上行信道，1414.5 GHz作為下行信道 Ka波段 使用17.721.7 GHz作

14、為上行信道，27.530.5 GHz作為下行信道,幾個(gè)波段的特點(diǎn)： C波段最早被用于商用通信衛(wèi)星，目前已相當(dāng)擁擠 Ku波段相對(duì)來(lái)說(shuō)還不太擁擠，但這個(gè)波段的微波易被雨水吸收 Ka波段也有類似Ku波段問(wèn)題，且設(shè)備造價(jià)昂貴，政府和軍用的通信衛(wèi)星一般使用這個(gè)波段,衛(wèi)星通信特點(diǎn)： 缺點(diǎn)是傳播延遲時(shí)間長(zhǎng) 衛(wèi)星通信的傳播延遲時(shí)間（270 ms）是和端地面站間的距離無(wú)關(guān)的，因而特別適合于遠(yuǎn)距離的通信,衛(wèi)星通信的新發(fā)展 ： 低成本的微型地面站的出現(xiàn)，又稱甚小口徑終端VSAT（Very Small Aperture Terminal）系統(tǒng),無(wú)線局域網(wǎng) ISM頻段(工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)藥） 美國(guó)：902-928MHz 2

15、.4-2.4835GHz 5.725-5.85GHz,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,A1,A2,B1,B2,C1,C2,信道,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,復(fù)用,分用,(a) 不使用復(fù)用技術(shù),(b) 使用復(fù)用技術(shù),頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing),用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)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）。,時(shí)分復(fù)用

16、TDM(Time Division Multiplexing),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。,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A 在 TDM 幀中 的位置不變,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,C,D,B 在 TDM 幀中 的位置不變,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間

17、,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,D,C 在 TDM 幀中 的位置不變,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,C,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,D 在 TDM 幀中 的位置不變,時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi),A,B,C,D,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀,#1,a,c,b,c,d,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。,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM(Statistic TDM),用戶,A,B,C,D,a,b,c,d,t,t,t,t,t,3 個(gè)

18、STDM 幀,#1,a,c,b,a,b,b,c,a,c,d,#2,#3,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,2.4.2 波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexing),波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。,8 2.5 Gb/s 1310 nm,20 Gb/s,復(fù) 用 器,分

19、 用 器,EDFA,120 km,光調(diào)制器,光解調(diào)器,2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing),常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 各用戶使用經(jīng)過(guò)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)。,碼片序列(chip sequence),每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該

20、碼片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bit 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。 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(inner product)都是 0：,(2-3),碼片序列

21、的正交關(guān)系舉例,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 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m 個(gè)碼片,t,S 站發(fā)送的信號(hào) Sx,T 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

22、端,2.5 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。 例如 語(yǔ)音信號(hào)300Hz3400Hz 4kHz 抽樣率8kHz 8位脈沖編碼64kHz,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 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/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。,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

23、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(guò)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,同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)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 (Synchronous Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。 光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。,同步數(shù)字系列 SDH,IT

24、U-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 (Synchronous Digital Hierarchy)。 一般可認(rèn)為 SDH 與 SONET 是同義詞。 SDH 的基本速率為 155.52 Mb/s，稱為第 1 級(jí)同步傳遞模塊 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相當(dāng)于 SONET 體系中的 OC-3 速率。,SONET 的 OC 級(jí)/STS 級(jí)與 SDH 的 STM 級(jí)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

25、,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(Photonic Layer) 處理跨越光纜的比特傳送。 段層(Section Layer) 在光纜上傳送 STS-N 幀。 線路層(Line Layer) 負(fù)責(zé)路徑層的同步和復(fù)用。 路徑層(Path Layer) 處理路徑端接設(shè)備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務(wù)的傳輸。,2.6 寬帶接入技術(shù)2.6.

26、1 xDSL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 3003400 kHz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍然超過(guò) 1 MHz。 xDSL 技術(shù)就把 04 kHz 低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來(lái)沒(méi)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(Digital Subscriber Line)的縮寫(xiě)。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 (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對(duì)稱數(shù)字用

27、戶線 HDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線 SDSL (Single-line DSL)：1 對(duì)線的數(shù)字用戶線 VDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線 DSL ：ISDN 用戶線。 RADSL (Rate-Adaptive DSL)：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

28、 2.0 Mb/s 時(shí)可傳送 5.5 公里，但當(dāng)傳輸速率提高到 6.1 Mb/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6.1 Mb/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 (Discrete Multi-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 40 kHz 以上

29、一直到 1.1 MHz 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) 4 kHz 帶寬（嚴(yán)格講是 4.3125 kHz），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,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,ADSL 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

30、 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(wú)法開(kāi)通 ADSL。 通常下行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之間，而上行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之間。,ADSL 的組成,ATU-C,ATU-C,ATU-R,ATU-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,PS,PS,數(shù)字用戶線接入復(fù)用器 DSLAM (DSL Access Multipl

31、exer) 接入端接單元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表遠(yuǎn)端 Remote） 電話分離器 PS (POTS Splitter),第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）,通過(guò)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 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+ 則將頻譜范圍從 1.1 MHz 擴(kuò)展至2.2 MHz，下行速率可達(dá) 16 Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25 Mb/s），而上行速率可

32、達(dá) 800 kb/s。 采用了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，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。,2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC (Hybrid Fiber Coax),HFC 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(kāi)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)。 現(xiàn)有的 CATV 網(wǎng)是樹(shù)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)