計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)：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)

2.6.1xDSL技術(shù)

2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）

2.6.3FTTx技術(shù)2.1物理層的基本概念

1.物理層要解決的問(wèn)題物理層要解決的是如何利用物理傳輸媒體進(jìn)行比特傳輸?shù)膯?wèn)題。物理層要盡可能屏蔽掉物理設(shè)備、傳輸媒體和通信手段的不同，使上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這些差異的存在。物理層應(yīng)解決物理連接的建立、維持和釋放問(wèn)題。101010102.物理層的接口特性物理層的主要任務(wù)為確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性，即：⑴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。⑵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。⑶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。⑷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。

9516RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL等公司一起開(kāi)發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。RS(RecommendedStandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)。232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表最新一次修改(1969年)。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)基于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(DataTerminalEquipment)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(DataCommunicationEquipment)制定的。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232-C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。DTE/DCE與物理層的功能DTE——數(shù)據(jù)終端設(shè)備。DCE——數(shù)據(jù)通信設(shè)備。DCEDTEDTEDCEDCE接口101010109516物理層概念的理解物理層不是指物理設(shè)備或物理傳輸介質(zhì)的性質(zhì)。物理層是有關(guān)物理設(shè)備通過(guò)物理傳輸介質(zhì)進(jìn)行互連的描述與規(guī)定。物理層的作用就是透明地傳輸比特流，即屏蔽各種物理設(shè)備、傳輸介質(zhì)及通信方式上的差異，使上層協(xié)議感覺(jué)不到這些差異，按照各層的功能協(xié)同完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。物理層只關(guān)心比特流如何傳輸，而不關(guān)心比特流的含義，不關(guān)心傳輸差錯(cuò)。例題

下列關(guān)于物理層的描述，不正確的是A.物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供比特流服務(wù)B.物理層應(yīng)提供比特流傳輸?shù)目煽啃訡.物理層的任務(wù)包括物理連接的建立、維護(hù)和釋放D.物理層要屏蔽傳輸介質(zhì)、設(shè)備與通信技術(shù)的差異機(jī)械特性舉例RS-232-C可以直接用作DTE與DCE的物理連接。它規(guī)定采用DB25或DB9接插件，并對(duì)每根針的排列位置做了明確規(guī)定。132511495169針串行口（DB-9）25針串行口（DB-25）電氣特性舉例RS-232-C規(guī)定：對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”(傳號(hào))的電平低于-3V，邏輯“0”(空號(hào))的電平高于+3V。RS-232-C規(guī)定：對(duì)于控制信號(hào)，接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3V。功能特性舉例RS-232-C定義了DB9針串口引腳的定義。功能特性舉例引腳簡(jiǎn)寫(xiě)功能說(shuō)明1CD載波偵測(cè)（CarrierDetect）2RXD接收數(shù)據(jù)（Receive）3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmit）4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備（DataTerminalReady）5GND地線（Ground）6DSR數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好（DataSetReady）7RTS請(qǐng)求發(fā)送（RequestToSend）8CTS清除發(fā)送（ClearToSend）9RI振鈴指示（RingIndicator）9針RS-232串口(DB9)引腳定義過(guò)程特性舉例RS-232-C規(guī)定了各條控制線在不同情況下接通(ON，邏輯0)和斷開(kāi)(OFF，邏輯1)的順序。例如，當(dāng)DTE-A要與DTE-B通信時(shí)，將DTR(20)置為ON，同時(shí)通過(guò)TD(2)向DCE-A發(fā)送電話號(hào)碼信號(hào)，請(qǐng)求與對(duì)方建立物理連接。DCE-B將RI(22)置為ON，通知DTE-B有呼叫到達(dá)。DTE-B將DTR(20)置為ON，DCE-B接著產(chǎn)生載波信號(hào)，并將DSR(6)置為ON，表示已準(zhǔn)備好。例題串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C描述：“RTS：當(dāng)DTE需要向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該信號(hào)有效，請(qǐng)求DCE接受數(shù)據(jù)?！币陨厦枋龅氖顷P(guān)于物理層的機(jī)械特性；電氣特性；功能特性；過(guò)程特性。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

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)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(chēng)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。模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)

數(shù)字發(fā)送器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。幾種通信方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(lái)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(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。

基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)變化0對(duì)應(yīng)于無(wú)載波輸出1對(duì)應(yīng)于有載波輸出基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)頻將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)變化0對(duì)應(yīng)于低頻1對(duì)應(yīng)于高頻基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)相將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)變化0對(duì)應(yīng)于相位0度1對(duì)應(yīng)于相位180度正交振幅調(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2.2.3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(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)乃俾适怯猩舷薜模駝t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，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=Wlog2(1+S/N)b/sW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。奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)終點(diǎn)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(hào)接收的信號(hào)碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制請(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(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

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(ShieldedTwistedPair)無(wú)屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纜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外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體無(wú)屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP同軸電纜雙絞線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適用場(chǎng)合 ：室內(nèi)（電話線）通信距離：幾到十幾公里（導(dǎo)線越粗）傳輸速度：幾Ｍbps的帶寬抗干擾能力：較好價(jià)格：便宜同軸電纜外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體類(lèi)別：50(基帶電纜)，75(寬帶電纜)適用場(chǎng)合 ：城域網(wǎng)、有線電視通信距離：幾到十幾公里（導(dǎo)線越粗）傳輸速度：高帶寬，可達(dá)１Ｇb/s(基帶、寬帶)抗干擾能力：好價(jià)格：較高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光纖的特點(diǎn)傳輸帶寬很大。傳輸損耗小?？估纂姾碗姶鸥蓴_性能好。無(wú)串音干擾，保密性好。體積小，重量輕。2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體無(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。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

無(wú)線電地面微波接力衛(wèi)星通信例題對(duì)于傳輸帶寬較大的高速局域網(wǎng)，為了獲得更高的性能，應(yīng)選用的傳輸介質(zhì)是雙絞線同軸電纜光纖微波共享信道2.4信道復(fù)用技術(shù)

2.4.1頻分復(fù)用/時(shí)分復(fù)用/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)頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)

用戶(hù)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(hù)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5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(hù)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(hù)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(chēng)為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。時(shí)分復(fù)用的所有用戶(hù)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BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時(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(hù)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(hù)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

(StatisticTDM)用戶(hù)ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm2.4.2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2.4.3碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)常用的名詞是碼分多址

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶(hù)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(lèi)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(chēng)為碼片(chip)。

碼片序列(chipsequence)每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit碼片序列。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)送該碼片的二進(jìn)制反碼。

例如，S站的8bit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(innerproduct)都是0：(2-3)碼片序列的正交關(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)送端接收端例題

共有四個(gè)站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。四個(gè)站的碼片序列分別是

A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)

C:(-1+1-1+1+1+1-1-1)D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)

現(xiàn)收到碼片序列(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問(wèn)哪幾個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是1還是0？

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。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(chēng)為T(mén)1）和歐洲的30路PCM（簡(jiǎn)稱(chēng)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。

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(SynchronousOpticalNetwork)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(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s。光信號(hào)則稱(chēng)為第1級(jí)光載波

OC-1，OC表示OpticalCarrier。

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(chēng)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。線路速率(Mb/s)SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)表示線路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1155.520OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s39813.120

OC-768/STS-768

STM-256

40Gb/s

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(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。

2.6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(hù)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300~3400Hz的范圍內(nèi)，但用戶(hù)線本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍然超過(guò)1MHz。頻譜頻率傳統(tǒng)電話04(kHz)~40~138~11002.6.1xDSL技術(shù)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(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶(hù)上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶(hù)線(DigitalSubscriberLine)的縮寫(xiě)。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶(hù)線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。

頻譜頻率傳統(tǒng)電話04(kHz)~40~138~1100用戶(hù)上網(wǎng)xDSL的幾種類(lèi)型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線。HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶(hù)線。SDSL(Single-lineDSL)：1對(duì)線的數(shù)字用戶(hù)線。VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶(hù)線。DSL：ISDN用戶(hù)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）。

ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率和用戶(hù)線的線徑有關(guān)（用戶(hù)線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大）。例如，0.5毫米線徑的用戶(hù)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)，傳輸距離縮短為3.7公里。如果把用戶(hù)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ADSL的最高傳輸速率ADSL的最高傳輸速率與實(shí)際的用戶(hù)線上的信噪比密切相關(guān)。ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對(duì)質(zhì)量很差的用戶(hù)無(wú)法開(kāi)通ADSL。ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)稱(chēng)的。上行指從用戶(hù)到ISP，而下行指從ISP到用戶(hù)。ADSL在用戶(hù)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。DMT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(hù)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04下行信道…(kHz)~40~138~1100高速下行數(shù)據(jù)流中速雙工數(shù)據(jù)流電話數(shù)據(jù)思考題通信線路上通常都是串行傳輸。怎樣理解ADSL的并行傳輸數(shù)據(jù)？ADSL的基本原理電話網(wǎng)因特網(wǎng)低通濾波器高通濾波器電信公司2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)

HFC(HybridFiberCoax)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)進(jìn)行改造。

HFC實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”用戶(hù)環(huán)路……CMCMTS光纖節(jié)點(diǎn)50~1000MHz5~42MHzNIUNIUNIU模擬光纖PSTNTV網(wǎng)InternetSTBHFC的主要特點(diǎn)

(1)HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制AM，這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟(jì)。模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fibernode)，即光分配結(jié)點(diǎn)ODN(OpticalDistributionNode)。在光纖結(jié)點(diǎn)光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在光纖結(jié)點(diǎn)以下就是同軸電纜。

(2)HFC網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)

同軸電纜頭端模擬光纖放大器引入線分路器光纖結(jié)點(diǎn)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)(3)HFC網(wǎng)具有比CATV網(wǎng)

更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能

下行信道上行信道54050550