第二講 物理層

計算機網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用第2章物理層曹浪財主講langcai@Tel:189592048702.1.1物理層的概念物理層是為上層提供透明的比特流傳輸物理層是所有分層模型的最底層，主要實現(xiàn)在傳輸介質(zhì)上透明傳輸由0和1組成的比特流，使物理層的上層（數(shù)據(jù)鏈路層）感覺不到這些差異的存在。物理層需要解決以下的問題：1）實現(xiàn)位操作：保障由0和1組成的數(shù)字比特流的正確發(fā)出、傳送和接收；2）數(shù)據(jù)信號的傳輸：傳輸方式、速率、持續(xù)時間、失真3）接口規(guī)范4）信號傳輸規(guī)程物理層鏈路層幀bit2.1物理層的基本概念（書2.1，掌握）2.1.2物理層的特性

可以將物理層的主要任務(wù)描述為與接口有關(guān)的4個特性

1.機械特性

(1)接口的形狀、大小。

(2)接口引腳的個數(shù)、功能、規(guī)格，以及引腳的分布。

(3)相應(yīng)傳輸介質(zhì)的參數(shù)和特性。2．電氣特性

電氣特性規(guī)定了線路連接方式、適用元件、傳輸速率、信號電平、電纜長度和阻抗以及信號的同步等。例如，位信號1和0的電壓的大小和1比特占多少微秒(RS232:-3~-15V表示1，高于+3~15V表示0），

(1)信號產(chǎn)生：如何將0和1轉(zhuǎn)換成信號，其中包括各種調(diào)制和解調(diào)方式。

(2)傳輸速率：對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸速率和調(diào)制速率進行測算。

(3)信號傳輸：調(diào)制、解調(diào)，失真控制

(4)編碼：10111100111111101

頭

數(shù)據(jù)校驗碼3.功能特性（RS232）

確定物理接口中每條線路的用途。4.過程特性

接口進行傳輸比特流的全過程以及事件發(fā)生的可能順序，它涉及信號傳輸方式：

(1)接口。接口與傳輸過程以及傳輸過程中各事件執(zhí)行的順序有關(guān)。

(2)傳輸方式。主要包括單工、半雙工和全雙工。

(3)傳輸過程及事件發(fā)生執(zhí)行的先后順序。

RS232的過程特性

當(dāng)計算機加電時，它就將第20針設(shè)置為邏輯1(-3V）

當(dāng)調(diào)制解調(diào)器加電時，它將第6針設(shè)置為邏輯l，

當(dāng)調(diào)制解調(diào)器檢測到電話線上的載波時，第8針置1。

計算機第4針置1，請求發(fā)送數(shù)據(jù)；

調(diào)制解調(diào)器第5針置1，表明調(diào)制解調(diào)器準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)。計算機通過發(fā)送電路(第2針)發(fā)送數(shù)據(jù)；

調(diào)制解調(diào)器在接收電路(第3針)上接收數(shù)據(jù)。

2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識（書2.2，掌握）

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(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?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機幾個術(shù)語數(shù)據(jù)(data)——運送消息的實體。信號(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——代表信息的參數(shù)的取值是連續(xù)的?！皵?shù)字的”(digital)——代表信息的參數(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。幾個術(shù)語信道(channel)——通信雙方以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號傳遞通道。從微觀上講，信道是指信號在通過傳輸介質(zhì)時所占用的一段頻帶。模擬信道和數(shù)字信道數(shù)字通信與模擬通信第11頁信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號形式通過信道傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（二進制位）不能直接在信道上傳輸編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號——便于同步、識別、糾錯調(diào)制：數(shù)字信號→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號解碼：數(shù)字信號→原始數(shù)據(jù)信息→數(shù)據(jù)→信號→在信道上傳輸→信號→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001‘A’01000001‘A’信道2.2.2數(shù)據(jù)傳輸單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。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(dāng)然也就不能同時接收)。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。2.2.2數(shù)據(jù)傳輸

在通信過程中，發(fā)送方和接收方必須在時間上保持一致才能準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)，這就叫做同步。在傳送由多個碼元組成的字符，或由多個字符組成的數(shù)據(jù)塊時，通信雙方也要就信號的起、止時間取得一致，這種同步對應(yīng)了兩種傳輸方式：同步傳輸和異步傳輸。同步傳輸(synchronoustransmission)——也稱同步通信，它采用的是位同步(以固定的時鐘頻率來串行發(fā)送數(shù)字信號)技術(shù)；同步傳輸技術(shù)又分為外同步和自同步兩種。異步傳輸(asynchronoustransmission)——也稱異步通信，它采用的是“群”同步的技術(shù)。第14頁位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2種同步方法：外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號，接收方用接收到的同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。自同步——通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信號中包含同步信號，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。異步傳輸：數(shù)據(jù)被分成不同的群，接收端通過識別起始位和停止位來接收數(shù)據(jù)，群內(nèi)的數(shù)據(jù)一般不再帶同步信息。第16頁字符同步：找到正確的字符邊界。常用的為起止式（異步式）。在這種方式中，每個字符的傳輸需要：1個起始位、5～8個數(shù)據(jù)位、1、1.5或2個停止位采用這種同步方式的通信也稱“異步通信”。起止式的優(yōu)缺點：頻率的漂移不會積累，每個字符開始時都會重新獲得同步；每兩個字符之間的間隔時間不固定；增加了輔助位，所以傳輸效率低；例如，采用1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、2個停止位時，其傳輸效率為8/11≈73％起始位數(shù)據(jù)位停止位字符間隔不固定1個字符時間邏輯“0”邏輯“1”第17頁幀同步：識別一個幀的起始和結(jié)束。幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來標(biāo)識一個幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）來標(biāo)識一個幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始控制信息數(shù)據(jù)幀結(jié)束校驗和0–nbit8bit8bit8-32m7EH7EH基帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（如數(shù)字圖像）使用數(shù)字傳輸信號進行傳輸即基帶傳輸?；鶐鬏斠话闶褂昧藗鬏斆襟w的整個頻帶范圍。頻帶傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)利用模擬信道的一段頻帶進行傳輸，必須先將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號再進行傳輸。調(diào)制：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬化解調(diào)：模擬信號還原為原來的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

調(diào)制就是用基帶脈沖對載波波形（正弦波e=Asin(ωt+φ））某個參數(shù)進行控制，形成適合于線路傳送的信號。當(dāng)已調(diào)制信號到達接收端時，再進行解調(diào)，即將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號去掉載波恢復(fù)成原來的基帶數(shù)字信號。一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬化最基本的調(diào)制方法有：e=Asin(ωt+φ）

(1)調(diào)幅(AM)，即載波的振幅A隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0或1分別對應(yīng)于無載波或有載波輸出。(2)調(diào)頻(FM)，即載波的頻率ω隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0或1分別對應(yīng)于頻率為f1或f2。(3)調(diào)相(PM)，即載波的初始相位φ隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0或1分別對應(yīng)于相位0度或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(yīng)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(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。舉例第21頁二、模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化

（脈沖代碼調(diào)制，PulseCodeModulation，PCM)采樣定理：如果模擬信號的最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復(fù)出原始信號。要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號語音信號要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。這需要經(jīng)過三個步驟：采樣：按一定間隔對語音信號進行采樣量化：對每個樣本舍入到量化級別上編碼：對每個舍入后的樣本進行編碼編碼后的信號稱為PCM信號(脈碼調(diào)制,PulseCodedModulation)第22頁話音信道帶寬<4kHz采樣時鐘頻率：8kHz(>2倍話音最大頻率)量化級數(shù)：256級(用8位二進制碼表示)數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64kbit/s每路PCM信號的速率=64000bit/s模擬話音采樣時鐘PCM信號采樣電路量化和編碼

數(shù)字化聲音f<4kHzfs=8kHz第23頁PCM轉(zhuǎn)換過程舉例

語音信號011100011011001100

PCM輸出343314011100011011001100

PCM脈沖（有量化誤差）

PAM脈沖第24頁三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為數(shù)字信號

（在書3.3.2節(jié)詳細(xì)講以太網(wǎng)使用的曼徹斯特(Manchester)編碼等）編碼的目的：提高抗燥性.有利于接收端區(qū)分傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)0和1定時性,方便地實現(xiàn)傳輸信號的同步,不必額外再加專用的同步時鐘信號線采用合理的編碼方式,可以充分利用信道的傳輸能力,達到更高的信息傳輸速率.編碼的成本不同編碼的類型總結(jié)2.2.3信道特性任何正常的周期為T的函數(shù)，都可以由無限個正弦和余弦函數(shù)合成。信道對不同的傅立葉分量sin(2nPai）的衰減程度不同。頻率從0到fc(以Hz為單位)范圍內(nèi)的諧波在傳輸過程中無衰減，而在此截止頻率以上的所有諧波在傳輸過程中衰減極大。只有當(dāng)信道的帶寬大于被傳送的信號帶寬時，信號才能順利地通過舉例：一個正弦信號表示為正弦sin(2nπ)的組合,n最小301,最大500，問這個信號的帶寬為多少Hz？一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元，碼元速率：單位時間內(nèi)信道所傳輸?shù)拇a元個數(shù)(脈沖數(shù))，記為B（波特率）。碼元的寬度T（傳輸一個碼元需要的時間，周期）為T=1/B。舉例：

B=10（波特）表示在一秒鐘內(nèi)傳送10個信號(碼元)，則周期T=1/B=1/10,表示發(fā)送每個信號要1/10秒信號傳輸速率：指每秒能傳送多少脈沖數(shù)，度量信號的傳送速度數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳送多少比特數(shù)，度量數(shù)據(jù)的傳送速度1個碼元所攜帶的信息量n(bit)與碼元所取的離散值M之間的關(guān)系為：

n=log2M數(shù)據(jù)速率:

R=B*n=B*log2M

從上公式提示，如何提高數(shù)據(jù)速率？2.奈奎斯特定理如果理想低通信道的帶寬為W(能順利通過的最大頻率正弦波），則最大碼元速率Bmax=2W例：設(shè)信道的帶寬為300Hz[即sin(2π*300)]，則每秒鐘最多只能發(fā)送600次信號。問：若碼元的傳輸速率超過了奈氏準(zhǔn)則所給出的數(shù)值，會出現(xiàn)什么情況？從奈奎斯特定理可以得到最大數(shù)據(jù)傳輸速率：C

=

Bmax

*n

=Bmax

*log2M

問：如何提高最大數(shù)據(jù)傳輸速率？3.香農(nóng)定理實際信道是存在噪聲的，S表示信號功率，N表示噪聲功率，S/N表示信噪比，則最大數(shù)據(jù)傳輸率滿足香農(nóng)定理：

C=Wlog2(1+S/N)注意信噪比的單位為分貝（10log10S/N),即20分貝代表S/N=102信噪比的測量方法：例：一條帶寬為400Hz，信噪比為30dB的信道，最大的數(shù)據(jù)傳輸率為

C=400*log2(1+103)=C=400*log2(1001)=400*10=4000（bit/s）問：對于頻帶寬度W已確定的信道，如果信噪比S/N不能再提高了，并且碼元傳輸速率也達到了上限值，那么還有什么辦法提高信息的傳輸速率呢？信道功率電平S噪聲功率N現(xiàn)在我們再舉一個例子：設(shè)信道帶寬為3000Hz，被傳信號電平分為16級。若信道是無噪音的，按奈奎斯特定理

C=2Wlog2V計算，其傳送速率決不能高于24000bit/s。當(dāng)帶寬給定后，巧妙的編碼方法能實現(xiàn)在單位時間內(nèi)傳輸更多的數(shù)據(jù)位若信道是有噪音的，信噪比為1000，那么，按照香農(nóng)定理C=Wlog2(1+S/N)計算，不管使用多少級電平，采用多大的采樣頻率，決不能以大于3000*log2(1+1000)=30000bit/s的速率傳送數(shù)據(jù)。然而這僅僅是個上限，現(xiàn)實系統(tǒng)很難達到這個上限。不存在任何巧妙的編碼方法使得最大數(shù)據(jù)傳輸率可以突破物理系統(tǒng)的根本限制???2.3傳輸介質(zhì)(書2.3，了解）傳輸介質(zhì)——數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器中間的物理通路分為：導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedTwistedPair)無屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedTwistedPair)

同軸電纜50

同軸電纜75

同軸電纜光纜第33頁雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣內(nèi)屏蔽外屏蔽外套--螺旋絞合的雙導(dǎo)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應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)第34頁屏蔽雙絞線(STP)非屏蔽雙絞線(UTP)以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音雙絞線外無任何屏蔽層常用的雙絞線為3類(16Mbit/s)

和5類(155Mbit/s)兩種雙絞線的連接標(biāo)準(zhǔn)色彩標(biāo)記和連接方法：交叉線：交換機-交換機、PC-PC、HUB-HUB(標(biāo)準(zhǔn)端口)直連線：PC/路由器-交換機/HUB、HUB-HUB(級連端口)線對色彩碼1白藍，藍2白橙，橙3白綠，綠4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉線EIA-568B直連線EIA-568A第36頁同軸電纜（CoaxialCable）計算機網(wǎng)絡(luò)中使用基帶同軸電纜阻抗50，有粗同軸和細(xì)同軸兩種應(yīng)用：總線局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）性能：10Mb/s，500米/185米銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護套第37頁細(xì)同軸D=1.02cm，10Mbit/s每段185m、4中繼、5段（925m）優(yōu)缺點：價格低安裝方便（T型連接器、BNC接頭、Terminator）抗干擾能力較強可靠性差粗同軸D=2.54cm，10Mbit/s每段500m、4中繼、5段（2500m）優(yōu)缺點：價格稍高安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、Terminator）抗干擾能力強連接距離中等可靠性好

第38頁光纖（OpticalFiber）依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播優(yōu)缺點：傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（＞100Gb/s）傳輸損耗小，適合長距離傳輸抗干擾性能極好、誤碼率低，保密性好輕便價格較高需要光電轉(zhuǎn)換纖芯材料：塑料二氧化硅

（高純玻璃）第39頁光纖傳輸原理——光的反射光從折射率高的介質(zhì)入射到折射率低的介質(zhì)時會產(chǎn)生折射。折射量取決于兩種介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角≥臨界值時產(chǎn)生全反射，不會泄漏。纖芯-折射率高，玻璃包層-折射率低亮度調(diào)制：有光脈沖-1，無光脈沖-0光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測光源：850nm/1300nm/1500nm，發(fā)光二極管/激光二極管光檢測器：光電二極管PIN/雪崩二極管APD單向傳輸，雙向需兩根光纖應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接第40頁多模光纖(MMF)單模光纖(SMF)：光纖的直徑接近一個光波波長多束光線以不同的反射角傳播激光器包層，折射率低纖芯，折射率高亮度調(diào)制光檢波器激光器光檢波器單束光線沿直線傳播第41頁典型的光纜單芯光纜多芯光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常見規(guī)格：纖芯——50um緩變型-MMF62.5um緩變型/增強型-MMF8.3um突變型-SMF

包層——125um第42頁高密度多芯光纜剖面結(jié)構(gòu)芯封套外套加強芯光纖外鞘加強芯光纖束2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體無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)頻無線電

海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移動無線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜第45頁常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/工作頻帶傳輸距離性能價格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s模擬:10km數(shù)字:500m較好低模擬/數(shù)字信號傳輸50Ω同軸電纜基帶10Mb/s<3km較好較低基帶數(shù)字信號75Ω同軸電纜寬帶≤450MHz100km較好較低模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻光纖基帶40Gb/s20km以上很好較高遠距離高速數(shù)據(jù)傳輸微波寬帶4-6GHz幾百km好中等遠程通信衛(wèi)星寬帶1-10GHz18000km很好高遠程通信共享信道2.4信道復(fù)用技術(shù)（書2.4掌握）

2.4.1頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(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(fù)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）。時分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個時分復(fù)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(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。時分復(fù)用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用可能會造成

線路資源的浪費ABCDaabbcdbcattttt4個時分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶使用時分復(fù)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(fù)用

STDM

(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm2.4.3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2.4.4碼分復(fù)用CDM也稱碼分多址CDMA。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信，各用戶之間不會造成干擾，其頻譜類似于白噪聲，不易被發(fā)現(xiàn)。CDMA原理：1)每一個通訊站都被指派一個唯一的mbit碼片序列，設(shè)m為8；例如，指派給S站的8bit碼片序列是00011011，按慣例將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1。因此：S站的碼片序列為Sm(-1-1-1+1+1-1+1+1)

我們再設(shè)T站的碼片序列為Tm(-1-1+1-1+1+1+1-1)注意：2)一個站如果要發(fā)送比特1，則發(fā)送它自己的mbit碼片序列Sm。如果要發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼S-m3)設(shè)S站與T站都要同時發(fā)送的數(shù)據(jù)是110三個碼元，則：S站發(fā)送的擴頻信號為S=Sm

Sm

S-m

,

T站發(fā)送的擴頻信號T=Tm

Tm

T-m

。每一個站都能夠收到所有的站發(fā)送的擴頻信號,都是疊加的信號S+T4)接收站接收到疊加的信號S+T，如果要檢測出S站發(fā)送的信號時，就用S站的碼片序列與收到的信號求規(guī)格化內(nèi)積：

S·(S+T)=S·S+S·T=S·(Sm

Sm

S-m)+S·(Tm

Tm

T-m)=(+1+1-1)+(000)2.4.5PDH與SDH（書2.5，了解）網(wǎng)同步準(zhǔn)同步主從同步兩類PDH系列：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，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。其中最主要的是以下兩個方面：速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進行標(biāo)準(zhǔn)化，國際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。

不是同步傳輸。在過去相當(dāng)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(zhǔn)同步方式。

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。

同步數(shù)字系列SDH

ITU-T以美國標(biāo)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國際標(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，稱為第1級同步傳遞模塊

(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ITU-T符號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/STS級與SDH的STM級的對應(yīng)關(guān)系2.5接入技術(shù)

（書2.6節(jié)，了解）接入技術(shù)關(guān)系到如何將成千上萬計算機或移動終端設(shè)備接入Internet。從實現(xiàn)技術(shù)的角度來看，接入技術(shù)主要有：數(shù)字用戶線技術(shù)、光纖同軸電纜混合網(wǎng)技術(shù)、光纖接入技術(shù)、無線接入技術(shù)與局域網(wǎng)接入技術(shù)。無線接入又可以分為：無線局域網(wǎng)接入、無線城域網(wǎng)接入、無線自組網(wǎng)與移動通信網(wǎng)接入。2.5.1xDSL技術(shù)xDSL(xDigitalSubscriberLine)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，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。其中非對稱數(shù)字用戶線ADSL技術(shù)很快就在家庭計算機聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。ADSL技術(shù)的特點

(1)ADSL在電話線上同時提供電話與Internet接入服務(wù)ADSL可以在現(xiàn)有的用戶電話線上通過傳統(tǒng)