計算機網(wǎng)絡-2課件

計算機網(wǎng)絡授課教師:胡迎新計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系第2章物理層目的：將數(shù)據(jù)比特流從一臺機器傳輸?shù)搅硪慌_機器。主要內(nèi)容： 數(shù)據(jù)通信基礎知識 傳輸介質(zhì)(有線與無線)

信道復用技術(shù)寬帶接入技術(shù)計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系物理層的基本概念

物理層的主要任務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。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系通信方式并行通信方式串行通信方式計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系數(shù)據(jù)通信的基礎知識數(shù)據(jù)(data)——運送消息的實體。 模擬數(shù)據(jù)：連續(xù)變化，如，語音，溫度，...

數(shù)字數(shù)據(jù)：離散變化，如，文字，整數(shù)，...信號－數(shù)據(jù)的電磁編碼。 模擬信號：連續(xù)變化的電信號。 數(shù)字信號：離散變化的電信號。?(t)ta)模擬信號x(nT)nTb)數(shù)字信號

計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系信息－數(shù)據(jù)的內(nèi)容。信源－產(chǎn)生和發(fā)送信息的設備（計算機）。信宿－接收和處理信息的設備（計算機）。信道－信源和信宿之間的通信線路。數(shù)字信道－采用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道－采用模擬信號傳輸數(shù)據(jù)的信道。 信源信道信宿信息數(shù)據(jù)通信的基礎知識計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

傳輸模式單工：通信是單向進行的，發(fā)送端與接收端確定。

數(shù)據(jù)流向發(fā)送端接收端半雙工：通信是雙向進行的，但不能同時發(fā)送和接收。

只能交替?zhèn)鬏敯l(fā)送/接收接收/發(fā)送全雙工：通信是雙向進行的，可同時發(fā)送和接收。

可同時傳輸發(fā)送/接收接收/發(fā)送實現(xiàn)方法：①兩條獨立信道。②單一信道，共享帶寬。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

模擬傳輸系統(tǒng)采用模擬通信信道傳輸數(shù)字信號的方法調(diào)制：把數(shù)字信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程。其設備稱調(diào)制器。解調(diào)：把模擬數(shù)據(jù)信號還原成原來的數(shù)字信號的過程。其設備稱解調(diào)器。計算機模擬傳輸計算機調(diào)制解調(diào)器模擬信道調(diào)制解調(diào)器計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)放大器

PCM編碼器調(diào)制器 數(shù)字發(fā)送器模擬信號數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系數(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機計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系基帶(baseband)信號

帶通(bandpass)信號基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號?；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信號，必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)?；鶐д{(diào)制：僅僅對基帶信號的波形進行變換。帶通調(diào)制：使用載波。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系對基帶數(shù)字信號的幾種帶通調(diào)制方法010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系頻帶傳輸與基帶傳輸頻帶傳輸：將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，在傳輸時使用模擬信號。 信息信源模擬信道信宿基帶傳輸：將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在傳輸時使用數(shù)字信號。 信息信源數(shù)字信道信宿計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

數(shù)據(jù)通信基礎信號傳輸：

期望的理想信號：

距離

實際的理想信號：

距離計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系信號傳輸?shù)挠绊懀?/p>

延遲：

距離→

衰減：

距離→計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

噪聲：

距離→系統(tǒng)外噪聲 如，電機、電氣設備、熒光燈、…

雷電、宇宙輻射、...系統(tǒng)內(nèi)噪聲 物體內(nèi)部的電子熱運動、器件中的電流、...計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

數(shù)字信號通過實際的信道失真不嚴重

實際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號波形噪聲輸出信號波形(失真不嚴重)失真嚴重

實際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號波形噪聲輸出信號波形

(失真嚴重)計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

傳輸速率碼元：不同離散數(shù)值的基本波形、狀態(tài)。比特：二進制位。碼元傳輸速率B（信號速率、調(diào)制速率） 定義：每秒鐘傳輸碼元數(shù) 單位：波特（Baud）信息傳輸速率S（數(shù)據(jù)傳輸速率） 定義：每秒傳輸?shù)谋忍財?shù) 單位：比特/秒（bps、b/s或bit/s）兩者間關(guān)系：S=B?log2V(bps)

V––碼元所取的有效離散值個數(shù)。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系tt示例：對于二級電平信號，

數(shù)據(jù)010011101個碼元攜帶1比特信息量，“bps”的值=“Baud”的值；碼元數(shù)據(jù)二級電平信號對于四級電平信號，010011101個碼元攜帶2比特信息量，“bps”的值=2דBaud”的值；碼元四級電平信號計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系調(diào)制速率與信息傳輸速率數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)據(jù)信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿11000110

噪聲調(diào)制速率Baud

信息傳輸速率bps

信息 信道11000110計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

信道能夠通過的頻率范圍奈奎斯特準則(1924)。 在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，若超過，接收端就不可能正確識別碼元。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

信道的極限信息傳輸速率香農(nóng)公式(1948)： 在有限帶寬和高斯白噪聲的情況下：

極限數(shù)據(jù)傳輸速率＝W?log2(1+S/N)(bps)

W––信道帶寬（Hz）

S/N––信噪比（S為信號的平均功率，N為噪聲功率）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。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系信噪比的單位：分貝(dB)換算公式：10?log10(S/N)分貝(dB)

若S/N＝10，則為10dB；

若S/N＝100，則為20dB；

若S/N＝1000，則為30dB；例：電話線路通常的帶寬是3.1kHz（300-3400Hz），信噪比通常是2500（34dB）。

最大數(shù)據(jù)傳輸速率=W?log2(1+S/N) =3100×log2(1+2500) =3100×11.3=35kbps

如果要提高數(shù)據(jù)傳輸速率，則必須增加線路的帶寬或提高信噪比。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

奈氏準則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬信號數(shù)字信號數(shù)據(jù)信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿1100011011000110

噪聲

碼元傳輸速率受奈氏準則的限制 信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制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。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系4傳輸媒體

雙絞線電纜傳輸媒體有向介質(zhì)無向介質(zhì)同軸電纜光纜

電磁波f(Hz)101051061071081091010101110121013101410151016雙絞線同軸電纜衛(wèi)星 地面微波光纖

海事調(diào)幅無線電無線電

調(diào)頻移動無線電無線電 電視波段LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系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屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系雙絞線連接器采用插銷式結(jié)構(gòu)，?RJ-11連接器，四芯?RJ-45連接器，八芯網(wǎng)卡上RJ－45插座信號HUB上RJ－45插座信號123

TX+（發(fā)送）

TX-（發(fā)送）

RX+123

RX+（接收）

RX-（接收）

TX+45（接收）45（發(fā)送）6RX-6TX-78（接收）78（發(fā)送）計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

Hub-to-Transceiver Hub-to-HubTransceiver-to-Transceiver計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

雙絞線標準最新標準(2002.6,EIA/TIA-568-B標準－6類線)

EIA－美國電子工業(yè)協(xié)會，TIA－電信工業(yè)協(xié)會規(guī)定了6個種類的UTP標準（1類線-6類線）主要區(qū)別：6類線大大增加了單位長度的絞合次數(shù)。常用的UTP是3類線和5類線。目前，3類線已成為電話系統(tǒng)標準線。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系2.同軸電纜

絕緣層塑料外皮屏蔽層

銅芯計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系分類： ①基帶同軸電纜（50Ω），俗稱細纜。 用于基帶傳輸，10Mbps－1km ②寬帶同軸電纜（75Ω），俗稱粗纜。

有線電視CATV電纜屬粗纜。

同軸電纜計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

同軸電纜連接器

T型連接器采用卡銷式結(jié)構(gòu)，常稱為BNC連接器。BNC插頭終結(jié)端子終結(jié)BNC插頭終結(jié)端子端子T型連接器計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系3.光纖（光纜）

直徑<0.2mm外殼計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系分類：①多模光纖，存在許多條不同角度入射的光線 在一條光纖中向前傳播。

計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系②單模光纖，光纖的直徑只有一個光的波長，使光線一直向前傳播，不會產(chǎn)生多次折射。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機接口的結(jié)構(gòu)與計算機相連銅線光的傳播方向光纖接口光纖

光接收器光電二極管

發(fā)送器信號再生器發(fā)光二極管

使用有源轉(zhuǎn)發(fā)器的光纖環(huán)路光纖主要特點：①衰減少；②帶寬寬，傳輸速率高，1GB/s~幾十GB/s；③不受電磁干擾，抗干擾能力強，無輻射，保密性好；④體積小、重量輕。海底光纜計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系絕非易事計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系海底光纜布設船計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系海底挖掘機計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系續(xù)：深海遙控機器人可以在1500米深的堅硬海床上打出1米寬2.5米深的壕溝計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系機器人對接光纜計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系中美海底光纜系統(tǒng)（CH-US）中美海底光纜系統(tǒng)是連接亞洲和北美洲的中美海底光纜系統(tǒng)，也是目前世界重要的國際光纜之一，由世界23個電信機構(gòu)共同出資建造，全長約30000公里，共有9個登陸站,中國的登陸站分別為上海崇明和廣東汕頭。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系亞歐海底光纜計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系亞太2號（APCN2）亞太2號（APCN2）國際海底光纜，全長1.9萬公里，連接中國、日本、韓國、新加坡、馬來西亞等國家和地區(qū)。初期投資為14億美元，由中國電信、日本KDDI、NTT、日本電信、韓國電信、香港電訊、中華電信、新加坡電信、馬來西亞電信、澳大利亞電信、中國聯(lián)通等26家亞洲、歐洲和美洲的國際通信公司發(fā)起投資建設。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系短波：依靠電離層的反射，易受干擾，傳輸速率低；微波：地面微波接力通信和衛(wèi)星通信無線通信方式計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系微波直線傳播，需中繼轉(zhuǎn)發(fā)頻帶寬，容量大，不易受到干擾，比電纜通信投資少。通信頻率范圍：對稱軸碟型拋物 面天線2～40GHz

地球計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系衛(wèi)星通信覆蓋面廣，適合于22,300

公里廣播通信；存在較大傳播時延：270ms地球傳送數(shù)據(jù)的總時延=傳播時延+發(fā)送時延+重發(fā)時延蜂窩電話基站

蜂窩 單元

1~10km

固定電話

移動電話交換局MTSO中央電話交換局

蜂窩電話F1,F2,F3=使用的頻率

基站F2F3F1F2F3F2F1F3F2F1F3F2F1

工作原理手機A撥號后，手機A尋找信號最強波段建立信道，然后把電話號碼發(fā)送出去，基站轉(zhuǎn)發(fā)到MTSO；MTSO向每個蜂窩單元發(fā)送詢問信號來尋找手機B的位置，一旦找到，立即發(fā)送振鈴信號；當手機B應答時，MTSO為它們分配一個空閑信道進行語音或數(shù)據(jù)通信。當手機從一個蜂窩單元進入另一個，MTSO每隔幾秒就監(jiān)視一下信號強弱，若信號強度降低了，MTSO就自動進行基站（信道）切換。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系共享信道信道復用技術(shù)

頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用

復用(multiplexing)是通信技術(shù)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(shù)(b)使用復用技術(shù)計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系頻分復用FDM

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。頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用TDM

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）。TDM信號也稱為等時(isochronous)信號。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(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系時分復用可能會造成

線路資源的浪費ABCDaabbcdbcattttt4個時分復用幀#1④③②①acbcd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。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系統(tǒng)計時分復用

STDM

(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復用計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分復用就是光的頻分復用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s復用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系碼分復用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)。

計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系碼片序列(chipsequence)每個站被指派一個唯一的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(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系碼片序列的正交關(guān)系每個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。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：計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系碼片序列的正交關(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的各分量值代入就可看出這兩個碼片序列是正交的。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系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。一個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)系的另一個重要特性計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系CDMA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)送端接收端計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

CDMA示例共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為站碼片序列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)收到這樣的碼片序列X:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

CDMA示例共有4個站進行碼分多址通信。4個站的碼片序列為站碼片序列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)收到這樣的碼片序列X:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？答：X?A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=+1，A發(fā)送1X?B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1，B發(fā)送0X?C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0，C無發(fā)送X?D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=+1，D發(fā)送1計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

數(shù)字傳輸系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)在信號傳輸過程中如何進行編碼。數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（基帶傳輸）數(shù)字信號發(fā)送/接收數(shù)字數(shù)據(jù)01001011

數(shù)字編碼/解碼器數(shù)字信號計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系常用的幾種編碼方式1.不歸零制碼（NRZ：Non-ReturntoZero）原理：用兩種不同的電平分別表示二進制信息“0”和“1”，低電平表示“0”，高電平表示“1”。缺點：①難以分辨一位的結(jié)束和另一位的開始；②發(fā)送方和接收方必須有時鐘同步；③信號可能出現(xiàn)直流分量。結(jié)論：容易產(chǎn)生錯誤。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系2.曼徹斯特碼（Manchester原理：每一位中間都有一個跳變，從低跳到高表示“0”，從高跳到低表示“1”。優(yōu)點：每位中間的跳變即可作為數(shù)據(jù)，又可作為時鐘，能夠自同步。主要應用場合：EtherNet(以太網(wǎng))3.差分曼徹斯特碼（DifferentialManchester）原理：每一位中間都有一個跳變，每位開始時有跳變表示“0”，無跳變表示“1”。位中間跳變表示時鐘，位前跳變表示數(shù)據(jù)。優(yōu)點：時鐘、數(shù)據(jù)分離，便于提取。主要應用場合：TokenRing(令牌環(huán)網(wǎng))計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系曼徹斯特編碼－示例比特流二進制編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼位中有上跳 表示“0”位始有跳變 表示“0”位始無跳變 表示“1”

位中有下跳 表示“1”電話業(yè)務模擬業(yè)務數(shù)字業(yè)務

復用技術(shù)的應用－電話系統(tǒng)分類：

電話系統(tǒng)－模擬業(yè)務－電話交換機

電話交換機電話系統(tǒng)－模擬業(yè)務－多個話路的頻分復用

采用FDM復用技術(shù)和分級結(jié)構(gòu)。電話系統(tǒng)的數(shù)字傳輸編碼解碼器 編碼 解碼PCM數(shù)字信號

64Kbps

PSDN編碼解碼器 解碼 編碼A0.711.251.520.93量化樣本

k1

k2

k3

編碼0000100000011111001100100.160.24k4k50010100100010111k6k5k4k3

采樣k2k1tk600000101計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系數(shù)字傳輸系統(tǒng)

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。為了有效地利用傳輸線路，可將多個話路的PCM信號用時分復用

TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法裝成時分復用幀，然后發(fā)送到線路上。中國采用歐洲體制，以E1為一次群。美國和日本等國采用北美體制，以T1為一次群。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

多個話路的PCM數(shù)字信號的時分復用例：北美的T1系統(tǒng)：采樣頻率＝8000Hz(采樣周期為125us)，每個脈沖采用8位二進制碼元（7位語音編碼＋1位信令），則一個話路的PCM信號速率為64kb/s。

24個話路，在125us的周期里組成一幀：

24×8bit+1bit幀同步碼=193bit。

總的數(shù)據(jù)速率 ＝8000×193bit

＝1.544Mb/s計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系E1的時分復用幀2.048Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………時分復用幀TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt時分復用幀時分復用幀T=125us15個話路15個話路計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系歐洲的E1系統(tǒng)：30個話路，8位語音編碼，在125μs的周期里組成一幀：

30×8bit+2×8bit控制碼=256位。

總的數(shù)據(jù)速率=256bit/125μs＝2.048Mb/s歐洲的E1系統(tǒng)時分復用計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)

SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。第1級同步傳送信號

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

OC-1，OC表示OpticalCarrier。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系

同步數(shù)字系列SDH

ITU-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(SynchronousDigitalHierarchy)。一般可認為SDH與SONET是同義詞。SDH的基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級同步傳遞模塊

(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當于SONET體系中的OC-3速率。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系寬帶接入技術(shù)

xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)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。雖然標準模擬電話信號的頻帶被限制在300~3400kHz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)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系ADSL的特點上行和下行帶寬做成不對稱的。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ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國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。計算機網(wǎng)絡石家莊鐵道大學信息學院網(wǎng)絡工程系DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復用的方法，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個子信道用于上行信道，而249個子信道用于下行信道。