計算機網(wǎng)絡基礎謝希仁第五版2章useppt課件

1、計算機網(wǎng)絡第 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 物理層下面的傳輸媒體2.2.1 導向傳輸媒體2.2.2 非導向傳輸媒體2.3 數(shù)據(jù)通信的基礎知識2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.3.2 有關信道的幾個基本概念2.3.3 信道的極限容量2.3.4 信道的極限信息傳輸速率第 2 章 物理層續(xù)）2.4 信道復用技術 2.4.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用 2.4.2 波分復用 2.4.3 碼分復用2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6 寬帶接入技術 2.6.1 xDSL技術 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC 網(wǎng)） 2.6.3 FTTx 技術2.1 物理層的基本概念

2、 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，即： 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 指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。 通信分為有線通信和無線通信兩種。有線通信是利用電纜、光纜或電話線來充當傳輸導體的。無線通信是利用衛(wèi)星、微波、紅外線來充當傳輸導體。在通信線路上常用的有線傳輸介質(zhì)有雙絞線、大對數(shù)線和光纜。2.2 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

3、線電 海事無線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 挪動無線電 電信領域使用的電磁波的頻譜2.2.1 導向傳輸媒體n雙絞線n屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)n無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同軸電纜n50 同軸電纜n75 同軸電纜n光纜 各種

4、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外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導體無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP同軸電纜n雙絞線纜線n雙絞線纜線n計算機網(wǎng)絡工程使用4對非屏蔽雙絞線導線，物理結(jié)構如圖1-6所示。n1非屏蔽雙絞線電纜的優(yōu)點n非屏蔽雙絞線電纜的優(yōu)點如下。n1無屏蔽外套，直徑小，節(jié)省所占用的空間。n2質(zhì)量小、易彎曲、易安裝。n3將串擾減至最小或加以消除。n4具有阻燃性。n5具有獨立性和靈活性，適用于結(jié)構化綜合布線。n雙絞線纜線n2雙絞線的絞距n在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對具有不同的絞距長度。一般地說，4對雙絞線絞距周期在38.1mm長度內(nèi)，按逆時針方向扭絞，一對線對的扭

5、絞長度在12.7mm以內(nèi)。n3雙絞線的生產(chǎn)制造過程n銅棒拉絲單芯覆蓋絕緣層兩芯絞繞4對絞繞覆蓋絕緣層印刷標記成卷。n4雙絞線施工影響原因n1網(wǎng)絡雙絞線配線端接工程技術。n2布線拉力。n3布線曲率半徑。n4布線綁扎技術。n5電磁干擾。n6工作溫度。n大對數(shù)雙絞線n大對數(shù)雙絞線是由25對具有絕緣保護層的銅導線組成的。它有3類25對大對數(shù)雙絞線，5類25對大對數(shù)雙絞線，為用戶提供更多的可用線對，并被設計為擴展的傳輸距離上實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信應用，傳輸帶寬為100MHz。導線色彩由藍、橙、綠、棕、灰和白、紅、黑、黃、紫編碼組成。n同軸電纜n同軸電纜是由一根空心的外圓柱導體及其所包圍的單根內(nèi)導線所組成，如圖

6、1-8所示。柱體同導線用絕緣材料隔開，其頻率特性比雙絞線好，能進行較高速率的傳輸。v同軸電纜v同軸電纜可分為兩種基本類型：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前基帶常用的電纜，其屏蔽線是用銅做成網(wǎng)狀的，特征阻抗為50 ，如RG-8、RG-58等；寬帶常用的電纜，其屏蔽層通常是用鋁沖壓成的，特征阻抗為75 ，如RG-59等。v同軸電纜根據(jù)其直徑大小可以分為粗同軸電纜與細同軸電纜。v細纜的直徑為0.26cm，最大傳輸距離為185m，細纜的阻抗是50 。 v粗纜RG-11的直徑為1.27cm，最大傳輸距離達到500m，粗纜的阻抗是75 。v為了保持同軸電纜的正確電氣特性，電纜屏蔽層必須接地，同時兩頭要有終

7、端來削弱信號反射作用。themegalleryv水晶頭與信息模塊v1水晶頭v水晶頭，專業(yè)術語為RJ-45連接器RJ-45是一種網(wǎng)絡接口規(guī)范，類似的還有RJ-11接口，就是我們平常所用的電話接口，用來連接電話線）。之所以把它稱為水晶頭，是因為它的外表晶瑩透亮的原因，如圖1-15所示。v水晶頭與信息模塊v2信息模塊v信息模塊是網(wǎng)絡工程中經(jīng)常使用的一種器材，分為6類、超5類和3類，且有屏蔽和非屏蔽之分。信息模塊如圖1-17所示。v面板、底盒v1面板v常用面板按面板外形尺寸可分為國標86型和120型；按上面集成接口數(shù)量可分為單口面板和雙口面板；按應用場合不同又可分為地彈插座面板、墻面插座面板和桌面型面

8、板。v2底盒v網(wǎng)絡信息點插座底盒按照材料一般分為金屬底盒和塑料地盒，按照安裝方式一般分為暗裝底盒和明裝底盒，按照配套面板規(guī)格分為86系列和120系列。v配線架v配線架是管理子系統(tǒng)中最重要的組件，是實現(xiàn)干線和配兩個子系統(tǒng)交叉連接的樞紐，一般放置在管理區(qū)和設備間的機柜中。在網(wǎng)絡工程中常用的配線架有雙絞線配線架和光纖配線架。v理線器 v理線器為電纜提供了平行進入RJ-45模塊的通路，使電纜在壓入模塊之前不再多次直角轉(zhuǎn)彎，減少了自身的信號輻射損耗，同時也減少了對周圍電纜的輻射干擾。v機柜v機柜是存放設備和纜線交接的地方，機柜以U為單元區(qū)分1U=44.45mm）。v標準的機柜端接設備寬度為600mm，一

9、般情況下，服務器機柜的深度大于800mm，而網(wǎng)絡機柜的深度小于800mm。v機柜v網(wǎng)絡機柜可分為兩種：常用服務器機柜和壁掛式網(wǎng)絡機柜。v雙絞線安裝工具v15對110打線鉗v該工具是一種簡便快捷的110型連接端子打線工具，是110配線跳線架卡接連接塊的最佳手段，如圖1-29所示。v2單對110打線鉗v該工具適用于纜線、110型模塊及配線架的連接作業(yè)。v3RJ-45+RJ-11雙用壓線鉗v該工具適用于RJ-45和RJ-11水晶頭的壓接。一把鉗子包括了雙絞線切割、剝離外護套、水晶頭壓接等多種功能，如圖1-31所示。v雙絞線安裝工具v4RJ-45單用壓線鉗v在雙絞線網(wǎng)線制作過程中，壓線鉗是最主要的制作

10、工具，如圖1-32所示。v5剝線器v6扎帶v扎帶分尼龍扎帶與金屬扎帶。綜合布線工程中使用的是尼龍扎帶。尼龍扎帶按緊固方式分為4種：可松式扎帶、插銷式扎帶、固定式扎帶和雙扣式扎帶。還可使用線扣將扎帶和纜線等進行固定，它分粘貼型和非粘貼型兩種。信息模塊端接技術信息模塊的端接有兩種標準：EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。如圖所示為兩種標準規(guī)定的導線排列順序。信息模塊端接技術二、信息模塊端接技術要點 下面介紹IBDN GigaFlex模塊壓接的具體操作步驟。剝除線纜外皮； 剝除線纜至末端10cm處；剪除線纜的外皮及抗拉線； 將線對插入模塊的槽帽內(nèi)； 壓緊槽帽并整理線對；線纜及槽帽一起壓入

11、模塊插座；將各線對壓入模塊各槽位內(nèi)； 使用打線工具加固線對與插座的連接。如下圖所示： 信息模塊端接技術要點 12345678信息插座安裝要求 模塊端接完成后，接下來就要安裝到信息插座內(nèi)，以便工作區(qū)內(nèi)終端設備的使用。下面以IBDN EZ-MDVO插座安裝為例，介紹信息插座的安裝步驟。 模塊卡接到面板插槽內(nèi)； 面板與底盒接合在一起； 用螺絲固定插座面板； 在插座面板上安裝標簽條。 14RJ45-RJ45跳線端接技術1.RJ45-RJ45跳線簡介 RJ45-RJ45跳線是由一根雙絞線電纜與兩個RJ45連接頭端接而成的，如下圖。RJ45-RJ45跳線根據(jù)連接系統(tǒng)性能的要求分為5類、超5類、6類跳線。只

12、有設備之間級聯(lián)時才會使用反序跳線連接，即兩端線序的1、2線對分別與3、6線對連接。下面主要介紹常用的直通RJ45-RJ45跳線端接技術。 RJ45-RJ45跳線 RJ45-RJ45跳線端接技術2. RJ45-RJ45跳線端接技術要點在綜合布線施工中，RJ45接頭端接也要遵循一定的標準規(guī)范。 RJ45接頭端接具體步驟如下： 切開電纜直至距端頭20mm； 4對導線解鈕并平行排列； 將導線排列整齊并修整；將導線插入RJ45接頭； 使用壓線壓接RJ45接頭；重復以上步驟，在雙絞線的另一端壓接另一個RJ45接頭，最終得到一根完整的RJ45-RJ45跳線。 RJ45-RJ45跳線端接技術125110配線系

13、統(tǒng)安裝技術一、110配線系統(tǒng)構成 IBDN 110配線系統(tǒng)主要由配線架、連接塊、線纜管理槽、標簽、膠條等組成。（1100對或300對110配線架，如下圖；（24線對連接塊、5線對連接塊，如下圖。100對或300對110配線架 4對或5對連接塊 110配線系統(tǒng)構成（3膠條和標簽條，用于標注各連接塊的信息，如下圖。（4線纜管理槽和線纜管理環(huán)，安裝在配線架上用于整理和固定線纜，如下圖。膠條和標簽條 線纜管理環(huán)和線纜管理槽 110配線系統(tǒng)安裝技術要點 下面詳細介紹使用110配線系統(tǒng)構建4對UTP電纜交叉連接管理系統(tǒng)的步驟：（1在墻上標記好110配線架安裝的水平和垂直位置，如下圖。（2300線對配線架及

14、線纜管理槽固定方法 ，如下圖。100線對配線架及線纜管理槽固定方法 ，如圖。8英寸76英寸12110配線系統(tǒng)安裝技術要點（3成組綁扎電纜并引入配線架 。（4在配線架上標注各線纜連接的位置 。110配線系統(tǒng)安裝技術要點（5按連接接線塊的位置整理線纜 。（6剝除電纜外皮 。（7按線序?qū)⒕€對壓入槽內(nèi)。 110配線系統(tǒng)安裝技術要點（8將多根線纜的線對壓入上下相鄰的槽位（9使用110壓線工具將線對沖壓入線槽內(nèi) 110配線系統(tǒng)安裝技術要點（10使用多線對壓接工具將4線對連接塊壓接到配線架上 。（11在配線架上下槽位間安裝標簽條 。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

15、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瓷漭斎朊}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v光纜v1光纜v光纜通常是由石英玻璃制成，是橫截面積很小的雙層同心圓柱體，也稱為纖芯，它質(zhì)地脆，易斷裂，由于這一缺點，需要外加一保護層，其結(jié)構如圖1-10所示。光纜是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì)，它有以下幾個優(yōu)點：v1較寬的頻帶。v2電磁絕緣性能好。v3衰減較小。v4中繼器的間隔距離較大。themegalleryv光纜v2光纖的種類v光纖主要有兩大類，即單模光纖和多模光纖。單模光纖的纖芯直徑很小，在給定的工作

16、波長上只能以單一模式傳輸，傳輸頻帶寬，傳輸容量大。多模光纖是在給定的工作波長上，能以多個模式同時傳輸?shù)墓饫w。v1按照纖芯直徑可劃分為以下幾種。v50/125 緩變型多模光纖。v62.5/125 緩變增強型多模光纖。v10/125 緩變型單模光纖。v2按照光纖芯的折射率分布可分為以下幾種。v階躍型光纖Step Index Fiber，SIF）。v梯度型光纖Graded Index Fiber，GIF）。v環(huán)形光纖Ring Fiber）。vW形光纖。v光纜v3光纖通信系統(tǒng)簡述v（1光纖通信系統(tǒng)v光纖通信系統(tǒng)是以光波為載體、光導纖維為傳輸介質(zhì)的通信方式，起主導作用的是光源、光纖、光發(fā)送機和光接收機。

17、v（2光纖通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點v1傳輸頻帶寬、通信容量大，短距離時達幾千兆的傳輸速率。v2線路損耗低、傳輸距離遠。v3抗干擾能力強，應用范圍廣。v4抗化學腐蝕能力強。v（3光端機v光端機是光通信的一個主要設備，其外觀如圖1-11所示，主要分兩大類：模擬信號光端機和數(shù)字信號光端機。v在網(wǎng)絡工程中，一般是62.5/125 規(guī)格的多模光纖，有時用50/125 規(guī)格的多模光纖。戶外布線大于2km時可選用單模光纖。1、光纖熔接需用到的工具 v光纖安裝工具v1光纖剝離鉗v2光纖切割刀v切割長度一般為1620mm。 v3光纖熔接機v光纖熔接技術是用光纖熔接機如圖1-38所示進行高壓放電，使待接續(xù)光纖端頭熔融，

18、合成一段完整的光纖。這種方法接續(xù)損耗小一般小于0.1dB），而且可靠性高，是目前最普遍使用的方法。2.先將光纖穿過光纖收容箱3、光纖熔接的準備工作 步驟一：剝光纖加固鋼絲 (約剝1米長) 步驟二：2 步驟三：3 步驟四：剝光纖外皮(約剝1米長) 步驟五：剝光纖屬保護層 (用美工刀輕刻) 步驟6：輕拆光纖讓屬保護層斷(注彎曲角能大于45) 步驟7： (用美工刀在四周輕刻，要太用以免損傷光纖。) 步驟8：輕拆光纖讓塑料保護管斷(注彎曲角能大于45) 步驟9：9 步驟十： 用較好紙巾沾酒精 步驟11： 清潔每一小根光纖 步驟12：套光纖熱縮套管 下圖是光纖熱縮套管 步驟13：剝光纖絕緣層 步驟14：

19、用沾酒精紙巾將光纖擦試干凈 步驟15：用光纖割器斬光纖 (斬長要適中) 步驟16：將斬好的光纖放到光纖熔接機的一側(cè)(如下圖最好) 步驟17：固定好光纖 步驟18、光纖跳線的加工，當中剪斷分開(頭圓口)。19剪光纖跳線石棉保護層 (要用石英剪刀) 步驟20：剝好的跳線內(nèi)絕緣層與外保護層之間長至少20cm 步驟21： 用沾酒精紙巾將光纖擦試干凈 步驟22： 用光纖割器斬光纖跳線 (斬長要適中) 步驟23： 將斬好的光纖跳線放到光纖熔接機的另一側(cè)(注：光纖盡對齊) 步驟24：固定光纖跳線 步驟25：按“SET鍵開始熔接光纖 步驟26：光纖 X、Y 軸自動調(diào)節(jié) 步驟27：熔接結(jié)束觀察損耗值熔接成功會告

20、知原因 步驟28：用光纖熱縮套管完全套住剝掉絕層部份(剝光纖時要控制好長) 步驟29： 將套好熱縮套管的光纖放到加熱器中 步驟30：按“HEAT鍵加熱 步驟31：取出已加熱好的光纖 上述項是焊一芯光纖步驟，重復至其它熔接完成。 步驟32：取出已加熱好的光纖將熔接好的光纖裝入光纖收容箱步驟33：取出已加熱好的光纖將光纖盤好并用封箱膠紙固定步驟34：取出已加熱好的光纖固定好盤光纖并將光纖接頭接入光纖耦合器步驟35：取出已加熱好的光纖固定光纖收容箱步驟36：取出已加熱好的光纖跳線的另一頭(方口)接SWITCH HUB光纖模塊2.2.2 非導向傳輸媒體 n無線傳輸所使用的頻段很廣。n短波通信主要是靠電

21、離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。n微波在空間主要是直線傳播。 n地面微波接力通信n衛(wèi)星通信 增加： 綜合布線系統(tǒng)實例n網(wǎng)吧布線系統(tǒng)的發(fā)展n網(wǎng)吧在我國開始于20世紀90年代中期，網(wǎng)絡布線采用同軸電纜。n2000年，五類雙絞線100M星型、2M ADSL 接入，網(wǎng)絡布線主要5類雙絞線。n2019年，六類雙絞線1000M星型、100M光纖專線接入。n網(wǎng)吧布線系統(tǒng)設計n網(wǎng)吧綜合布線的一般要求如下：n1選用四芯單模光纖與電信部門連接，目前電信部門給定帶寬100M，但光纖的傳輸速率可達到千兆以上，為將來網(wǎng)絡速度的提高提供了冗余。n2服務器與核心交換機之間采用多模光纖連接，保證核心層千兆連接。n3核心

22、交換機與接入層交換機之間采用六類雙絞線，保證交換機之間最高達到千兆的連接。n4接入層交換機與客戶計算機之間采用超五類雙絞線連接，保證網(wǎng)絡到達桌面為100M。n網(wǎng)吧布線系統(tǒng)設計n網(wǎng)吧綜合布線的一般要求如下：n5網(wǎng)吧監(jiān)控服務器與攝像頭之間用75 同軸電纜，保證視頻信號的傳輸。n在網(wǎng)吧布線設計時，必須確認：雙絞線最長的通信距離和交換機最大的級聯(lián)數(shù)目。n網(wǎng)吧布線系統(tǒng)實施n 1掌握雙絞線正確接法n 建議使用568B的接線標準，定義的標準線序是橙白、橙、綠 白、藍、藍白、綠、棕白、棕。n 2選擇質(zhì)量過關的水晶頭n 3正確安放交換機的位置n 4合理布放雙絞線n 5盡量布放備份線路n 6做好線路標記n網(wǎng)吧布線

23、系統(tǒng)測試n 1網(wǎng)線測試。n 2網(wǎng)絡設備測試。n 3綜合測試。n綜合布線的發(fā)展n1984年，世界上第一座智能大廈產(chǎn)生。 n1985年初，計算機工業(yè)協(xié)會CCIA提出對大樓布線系統(tǒng)標準化的倡議。n1991年7月，ANSI/EIA/TIA568即問世，同時，與布線通道及空間、管理、電纜性能及連接硬件性能等有關的相關標準也同時推出。n2019年底，EIA/TIA 568標準正式更新為EIA/TI A/568A，同時，國際標準化組織ISO推出相應標準ISO/IEC/IS11801。n2019年，TIA出臺六類布線系統(tǒng)草案，同期，基于光纖的千兆網(wǎng)標準推出。n2019年至今，TIA又陸續(xù)推出了六類布線系統(tǒng)正式

24、標準，ISO推出七類布線標準。n n綜合布線的發(fā)展n綜合布線是自20世紀90年代初傳入我國的，特別是我國于2019年10月1日開始實施的綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范（GB 503112019和綜合布線系統(tǒng)工程驗收規(guī)范（GB 503122019兩個國家標準。n1.2.2 綜合布線系統(tǒng)概述n 綜合布線系統(tǒng)指用通信電纜、光纜、各種軟電纜及有關連接硬 件構成的通用布線系統(tǒng)，它能支持語音、數(shù)據(jù)、影像和其他信息技術的標準應用系統(tǒng)。設計等級分為三大類。n 1基本型綜合布線系統(tǒng)n 2增強型綜合布線系統(tǒng)n 3綜合型綜合布線系統(tǒng)n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范（GB 503112019規(guī)定，在綜合布線系

25、統(tǒng)工程設計中，需要按照下列七個部分進行：工作區(qū)子系統(tǒng)、配線子系統(tǒng)、干線子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)、設備間、進線間和管理。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n1工作區(qū)系統(tǒng)n工作區(qū)子系統(tǒng)又稱為服務區(qū)子系統(tǒng)，它是由跳線與信息插座所連接的設備組成。其中信息插座包括墻面型、地面型、桌面型等，常用的終端設備包括計算機、電話機、傳真機、報警探頭、攝像機、監(jiān)視器、各種傳感器件、音響設備等。工作區(qū)子系統(tǒng)的設計要點：n1從RJ-45插座到計算機等終端設備間的連線宜用雙絞線，且不要超過5m。n2RJ-45插座宜首先考慮安裝在墻壁上或不易被觸碰到的地方。n3RJ-45信息插座與電源插座等應盡量保持20cm以上的距離。n4對于墻面型信息插

26、座和電源插座，其底邊距離地面一般應為30cm。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n2配線子系統(tǒng)n配線子系統(tǒng)應由工作區(qū)信息插座模塊、模塊到摟層管理間連接纜線、配線架、跳線等組成。配線子系統(tǒng)的設計要點如下：n1確定介質(zhì)布線方法和纜線的走向。n2雙絞線的長度一般不超過90m。n3盡量避免水平線路長距離與供電線路平行走線，應保持一定的距離非屏蔽纜線一般為30cm，屏蔽纜線一般為7cm）。n4纜線必須走線槽或在天花板吊頂內(nèi)布線，盡量不走地面線槽。n5如在特定環(huán)境中布線要對傳輸介質(zhì)進行保護，使用線槽或金屬管道等。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n3干線子系統(tǒng)n干線子系統(tǒng)提供建筑物的干線電纜、負責連接管理間子系統(tǒng)到設備間子系統(tǒng)的子系

27、統(tǒng)，實現(xiàn)主配線架與中間配線架，計算機、PBX、控制中心與各管理子系統(tǒng)間的連接，該子系統(tǒng)由所有的布線電纜組成，或由導線和光纜以及將此光纜連接到其他地方的相關支撐硬件組合而成。干線子系統(tǒng)的設計要點如下：n1干線子系統(tǒng)一般選用光纜，以提高傳輸速率。n2干線子系統(tǒng)應為星形拓撲結(jié)構。n3干線子系統(tǒng)干線光纜的拐彎處不要用直角拐彎，而應該有相當?shù)幕《龋员苊夤饫|受損，干線電纜和光纜布線的交叉不應該超過兩次，從樓層配線到建筑群配線架間只應有一個配線架。n4主干線電纜要防破壞，確定大樓的干線要求和防雷電設施。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n4管理間n管理間主要安裝建筑物配線設備，是專門安裝樓層機柜、配線架、交換機的樓層管

28、理間。在交接區(qū)應有良好的標記系統(tǒng)，如建筑物名稱、建筑物樓層位置、區(qū)號、起始點和功能等標志。管理間子系統(tǒng)的布線設計要點如下：n1配線架的配線對數(shù)由所管理的信息點數(shù)決定。n2進出線路以及跳線應采用色表或者標簽等進行明確標識。n3供電、接地、通風良好、機械承重合適，保持合理的溫度、濕度和亮度。n4采取防塵、防靜電、防火和防雷擊措施。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n5設備間n設備間在實際應用中一般稱為網(wǎng)絡中心或者機房，是在每棟建筑物適當?shù)攸c進行網(wǎng)絡管理和信息交換的場地。設備間在設計方面要注意的要點如下：n1設備間的位置和大小應根據(jù)建筑物的結(jié)構、布線規(guī)模和管理方式及應用系統(tǒng)設備的數(shù)量綜合考慮。n2設備間要有足夠的

29、空間。n3良好的工作環(huán)境：溫度應保持在027、相對濕度應保持在60%80%、亮度適宜。n5設備間具有防靜電、防塵、防火和防雷擊措施。n綜合布線系統(tǒng)子系統(tǒng)n6進線間n進線間是建筑物外部通信和信息管線的入口部位，并可作為入口設施和建筑群配線設備的安裝場地。n進線間纜線入口處的管孔數(shù)量應滿足建筑物之間、外部接入業(yè)務及多家電信業(yè)務經(jīng)營者纜線接入的需求，并應留有24孔的余量。n7建筑群子系統(tǒng)n建筑群子系統(tǒng)實現(xiàn)樓與樓之間的通信連接，一般采用光纜并配置相應設備，它支持樓宇之間通信所需的硬件，包括纜線、端接設備和電氣保護裝置。設計時應考慮布線系統(tǒng)周圍的環(huán)境，確定樓間傳輸介質(zhì)和路由，并使線路長度符合相關網(wǎng)絡標準

30、規(guī)定。布線系統(tǒng)中除了纜線外，槽管是一個重要的組成部分。金屬槽、PVC槽、金屬管、PVC管是綜合布線系統(tǒng)的基礎性材料。除了槽管以外，水晶頭、信息模塊、信息插座面板、底盒、配線架、理線架和機柜等也都是綜合布線系統(tǒng)中常見的布線器材。v金屬線槽和塑料線槽v1金屬槽v金屬槽由槽底和槽蓋組成，每根槽一般長度為2m，槽與槽連接時使用相應尺寸的鐵板和螺釘固定，槽的外形如圖1-12所示。v在綜合布線系統(tǒng)中，一般使用的金屬槽有50mm100mm、100mm100mm、100mm200mm、100mm300mm和200400mm等多種規(guī)格。v2塑料槽v塑料槽與金屬槽類似，只是材質(zhì)不同。與PVC槽配套的附件有陽角、陰

31、角、直轉(zhuǎn)角、平三通、左三通、右三通、連接頭、終端頭和接線盒暗盒、明盒等。v金屬管和塑料管v1金屬管v金屬管是用于分支結(jié)構或暗埋的線路，以其外徑單位為mm進行區(qū)分。金屬管的外形如圖1-13所示。v工程施工中常用的金屬管有D16、D20、D25、D32、D40、D50、D63和D110等規(guī)格，一般管內(nèi)填充物占30%左右。v2塑料管v塑料管產(chǎn)品分為兩大類：PE阻燃導管和PVC阻燃導管。塑料管的外形與金屬管類似。與PVC管安裝配套的附件有接頭、螺圈、彎頭、彎管彈簧、一通接線盒、二通接線盒、三通接線盒、四通接線盒、開口管卡和專用截管器等。v橋架v橋架分為普通型橋架、重型橋架和槽式橋架。在普通橋架中還可分

32、為普通型橋架和直邊普通型橋架。橋架的外形如圖1-14所示。v在普通橋架中，有以下主要配件供組合：梯架、彎通、三通、四通、多節(jié)二通、凸彎通、凹彎通、調(diào)高板、端向連接板、調(diào)寬板、垂直轉(zhuǎn)角連接件、連接板、小平轉(zhuǎn)角連接板和隔離板等。2.3 數(shù)據(jù)通信的基礎知識2.3.1 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(diào)制解調(diào)器PC 機公用電話網(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 機幾個術語n數(shù)據(jù)(data)運送消息的實體。n信號(signal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 n“模擬的”

33、(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 n“數(shù)字的”(digital)代表消息的參數(shù)的取值是離散的。 n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。 2.3.2 有關信號的幾個基本概念n單向通信單工通信）只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。n雙向交替通信半雙工通信）通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。n雙向同時通信全雙工通信）通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。 基帶(baseband)信號和帶通(band pass)信號 n基帶信號即基本頻帶信號）來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文

34、件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。n基帶信號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。因此必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。 n帶通信號把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)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即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。 幾種最基本的調(diào)制方法 n基帶信號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，就必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。 n最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：n調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 n調(diào)頻(FM)：載波的頻率

35、隨基帶數(shù)字信號而變化。n調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。 對基帶數(shù)字信號的幾種調(diào)制方法 010011100基帶信號調(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 個點中的每個點可對應于一種 4 bit 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(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。 舉例2.3.3 信道的極限容量 n任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產(chǎn)生各種失

36、真以及帶來多種干擾。 n碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信號傳輸?shù)木嚯x越遠，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴重。 數(shù)字信號通過實際的信道 n有失真，但可識別n失真大，無法識別 實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形信道能夠通過的頻率范圍n1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推導出了著名的奈氏準則。他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。n在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會出現(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。n如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通

37、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。 (2) 信噪比 n香農(nóng)(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。n信道的極限信息傳輸速率 C 可表達為n C = W log2(1+S/N) b/s nW 為信道的帶寬以 Hz 為單位）；nS 為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；nN 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。 香農(nóng)公式表明 n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。 n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實現(xiàn)無差錯的傳輸。 n若信道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒有上限

38、當然實際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率 C 也就沒有上限。n實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。 請注意 n對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碼元攜帶更多比特的信息量。 共享信道2.4 信道復用技術2.4.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用 n復用(multiplexing)是通信技術中的基本概念。 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復用分用(a) 不使用復用技術(b) 使用復用技術頻分復用 FDM(Frequency

39、Division Multiplexing) n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。n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時分復用TDM(Time Division Multiplexing) n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。n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）。nTDM 信號也稱為等時(isochronous)信號。n時分復用的所

40、有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。時分復用 頻率時間B C DB C DB C DB C DAAAAA 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復用 頻率時間C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復用 頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復用 頻率時間B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀

41、時分復用可能會造成線路資源的浪費 ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復用幀#1acbcd時分復用#2#3#4用戶使用時分復用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對分配到的子信道的利用率一般是不高的。 統(tǒng)計時分復用 STDM(Statistic TDM) 用戶ABCDabcdttttt3 個 STDM 幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計時分復用 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm

42、3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 2.4.2 波分復用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) n波分復用就是光的頻分復用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器2.4.3 碼分復用 CDM(Code Division Multiplexing) n常用的名詞是碼分多址 CDMA n (Code Division Multiple Access)。n各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。n這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗

43、干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 n每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。n 碼片序列(chip sequence) n每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。n如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。n如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。 n例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。n發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，n發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。nS 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的重要特點n每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須

44、互相正交(orthogonal)。n在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。 碼片序列的正交關系 n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。 n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(nèi)積(inner product)都是 0： 011miiiTSmTS(2-3)碼片序列的正交關系舉例 n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)。 n把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。 n任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1 。n一個碼片向量和該

45、碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 1。 正交關系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSCDMA 的工作原理 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(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2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)1. 脈碼調(diào)制 PCM 體制 n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。n由于歷史上的原因，PCM 有兩個互不兼容的國際標準，即北美的 24 路 PCM簡稱為 T1和歐洲的 30 路 PCM簡稱為 E1）。我國采用的是

46、歐洲的 E1 規(guī)范。nE1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。n當需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用復用的方法。 2. 同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列 SDH n舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點。其中最主要的是以下兩個方面： n速率標準不統(tǒng)一。n如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進行標準化，國際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。 n不是同步傳輸。n在過去相當長的時間，為了節(jié)約經(jīng)費，各國的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準同步方式。 同步光纖網(wǎng) SONETn同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。 n

47、第 1 級同步傳送信號 STS-1 (Synchronous Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。n光信號則稱為第 1 級光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。 同步數(shù)字系列 SDH nITU-T 以美國標準 SONET 為基礎，制訂出國際標準同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。n一般可認為 SDH 與 SONET 是同義詞。nSDH 的基本速率為 155.52 Mb/s，稱為第 1 級同步傳遞模塊 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相當于 SON

48、ET 體系中的 OC-3 速率。 線路速率(Mb/s)SONET符號ITU-T符號表示線路速率的常用近似值 51.840OC-1/STS-1 155.520OC-3/STS-3STM-1155 Mb/s 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080OC-12/STS-12STM-4622 Mb/s 933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gb

49、/s39813.120 OC-768/STS-768 STM-256 40 Gb/s SONET 的 OC 級/STS 級與 SDH 的 STM 級的對應關系 SONET 的體系結(jié)構 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終端復用器或分用器復用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段途徑 (path)(section)(section)(section)SONET 標準定義了四個光接口層 n光子層(Photonic Layer)n處理跨越光纜的比特傳送。n段層(Section Layer)n在光纜上傳送 STS-N

50、 幀。n線路層(Line Layer)n負責路徑層的同步和復用。n路徑層(Path Layer) n處理路徑端接設備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務的傳輸。 2.6 寬帶接入技術2.6.1 xDSL技術nxDSL 技術就是用數(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。n雖然標準模擬電話信號的頻帶被限制在 3003400 kHz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實際可通過的信號頻率仍然超過 1 MHz。nxDSL 技術就把 04 kHz 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。nDSL 就是數(shù)字用戶線(Digital

51、 Subscriber Line)的縮寫。而 DSL 的前綴 x 則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。 xDSL 的幾種類型 nADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對稱數(shù)字用戶線nHDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線nSDSL (Single-line DSL)：1 對線的數(shù)字用戶線nVDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線nDSL ：ISDN 用戶線。nRADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自適應 DSL，是 ADSL 的一個子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。 ADSL 的極

52、限傳輸距離nADSL 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系用戶線越細，信號傳輸時的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際的用戶線上的信噪比密切相關。n例如，0.5 毫米線徑的用戶線，傳輸速率為 1.5 2.0 Mb/s 時可傳送 5.5 公里，但當傳輸速率提高到 6.1 Mb/s 時，傳輸距離就縮短為 3.7 公里。n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n上行和下行帶寬做成不對稱的。n上行指從用戶到 ISP，而下行指從 ISP 到用戶。nADSL 在用戶線銅線的兩端各安裝一個 ADSL 調(diào)制解調(diào)器

53、。n我國目前采用的方案是離散多音調(diào) DMT (Discrete Multi-Tone)調(diào)制技術。這里的“多音調(diào)就是“多載波或“多子信道的意思。DMT 技術nDMT 調(diào)制技術采用頻分復用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端頻譜劃分為許多的子信道，其中 25 個子信道用于上行信道，而 249 個子信道用于下行信道。n每個子信道占據(jù) 4 kHz 帶寬嚴格講是 4.3125 kHz），并使用不同的載波即不同的音調(diào)進行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當于在一對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 技術的頻譜分布 頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道(kHz)401381100ADSL 的數(shù)據(jù)率n由于用戶線的具體條件往往相差很大間隔、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因而 ADSL 采用自適應調(diào)制技術使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。n當 ADSL 啟動時，用戶線兩端的 ADSL 調(diào)制解調(diào)器就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質(zhì)量。nADSL 不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對于質(zhì)量很差的用戶線甚至無法開通 ADSL。n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