數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)第1頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)傅立葉分析周期為T的函數(shù)g(t)可展開成多個或無限個正弦和余弦函數(shù)的和。帶寬：傳輸過程中振幅不會明顯減弱（通常保留一半能量處）的頻率范圍。帶寬對于信號傳輸影響P74第2頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)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正文正文數(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機第3頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個術(shù)語數(shù)據(jù)(data)——運送信息的實體。信號(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。“模擬的”(analogous)——連續(xù)變化的?！皵?shù)字的”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程。解調(diào)——把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程。第4頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)字發(fā)送器第5頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)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。第6頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月基帶(baseband)信號和

寬帶(broadband)信號基帶信號就是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。寬帶信號則是將基帶信號進行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。第7頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3信道的最高碼元傳輸速率任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。

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(yán)重。第8頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字信號通過實際的信道失真不嚴(yán)重失真嚴(yán)重實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號波形輸出信號波形(失真不嚴(yán)重)輸入信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號波形(失真嚴(yán)重)第9頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸（1）信號調(diào)制A、幅移鍵控法ASKB、頻移鍵控法FSKC、相移鍵控法PSKAsin(ωt+Φ)第10頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸?shù)?1頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相第12頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸（2）調(diào)制解調(diào)器原理第13頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬傳輸系統(tǒng)后可能會出現(xiàn)差錯。出現(xiàn)差錯010010100還原后的數(shù)據(jù)t接收到的失真信號010011100t發(fā)送的基帶信號t采樣時刻第14頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器(modem)包括：調(diào)制器(MOdulator)：把要發(fā)送的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為頻率范圍在300~3400Hz之間的模擬信號，以便在電話用戶線上傳送。解調(diào)器(DEModulator)：把電話用戶線上傳送來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。本書中的調(diào)制解調(diào)器是指使用在標(biāo)準(zhǔn)的二線模擬話路（3.1kHz的標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬）上的調(diào)制解調(diào)器。第15頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月調(diào)制解調(diào)器的作用（續(xù)）調(diào)制器的主要作用就是個波形變換器，它把基帶數(shù)字信號的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ谓庹{(diào)器的作用就是個波形識別器，它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號恢復(fù)成原來的數(shù)字信號。若識別不正確，則產(chǎn)生誤碼。在調(diào)制解調(diào)器中還要有差錯檢測和糾正的設(shè)施。

第16頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸QPSK：正交相移鍵控，即每個碼元采用四種相移實現(xiàn)傳輸。QAM-16：正交振幅調(diào)制。即每個碼元采用4種振幅、4種相移QAM-64：振幅與相位有64種組合。星座圖：每個Modem都有自己的星座模型。P107TCM：格子架編碼調(diào)制。每個采樣中增加一位，用于查錯和糾錯。第17頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸V.32bis:2400Baud上，每個采樣傳輸6個數(shù)據(jù)位和1個奇偶位，得14400bps。即QAM-128V.34：2400Baud上，每個采樣傳輸12個數(shù)據(jù)位，得傳輸率28.8kbps。V.34bis：2400Baud上，每個采樣傳輸14個數(shù)據(jù)位，得33.6kbps。（香農(nóng)限制35kbps)第18頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－模擬傳輸全雙工（fullduplex）：允許兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)傳輸。半雙工（halfduplex）：允許兩個方向上進行數(shù)據(jù)傳輸，但某一時刻只能單向數(shù)據(jù)傳輸。單工（simplex）：只允許一個方向數(shù)據(jù)通過。V.90：提供了33.6k上行，56kbps下行。第19頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月

A2/4A/DA/DD/AD/A數(shù)字信號數(shù)字信號交換機1交換機2V.3433.6kb/s調(diào)制解調(diào)器BD/AA/D4/2V.3433.6kb/s調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生量化噪聲產(chǎn)生量化噪聲使用V.34調(diào)制解調(diào)器（33.6kb/s）

產(chǎn)生量化噪聲產(chǎn)生量化噪聲用戶環(huán)路模擬信號用戶環(huán)路模擬信號第20頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月使用V.90調(diào)制解調(diào)器（56kb/s）

A2/4A/DA/D交換機因特網(wǎng)服務(wù)提供者V.9056kb/s調(diào)制解調(diào)器D/AV.9056kb/s調(diào)制解調(diào)器數(shù)字信號數(shù)字信號至因特網(wǎng)（數(shù)字信號）用戶環(huán)路模擬信號僅在此處產(chǎn)生量化噪聲僅在此處產(chǎn)生量化噪聲第21頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸（1）數(shù)字信號編碼A、不歸零制編碼B、曼徹斯特編碼C、微分曼徹斯特編碼第22頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸NRZ編碼原理：直接用高低電平來表示數(shù)字0或1。曼徹斯特編碼原理：每位中間都有一次跳變既用于時鐘同步，跳變又方向表示數(shù)據(jù)，電平翻轉(zhuǎn)僅在每位起始位置出現(xiàn)。下跳變0，上跳變1微分曼徹斯特編碼原理：每位中間的跳變僅用于時鐘同步，每位起始時有無跳變來表示數(shù)據(jù)。有為0，無為1第23頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸110010110010001101第24頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)1、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸（2）同步方法A、異步方式：由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位構(gòu)成。每次傳輸一個字節(jié)。第25頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)2、數(shù)字信號－數(shù)字傳輸（2）同步方法B、同步方式：每次傳輸一個數(shù)據(jù)塊。通常采用曼徹斯特編碼。第26頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3、模擬信號－數(shù)字傳輸脈沖編碼調(diào)制PCM包括采樣、量化和編碼三個階段第27頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3、模擬信號－數(shù)字傳輸?shù)?8頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月信道的主要技術(shù)指標(biāo)1、數(shù)據(jù)率：指每秒傳輸多少個二進制代碼位數(shù)，又稱比特率。單位bps或b/s。2、波特率：又稱碼元速率，它是數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，指每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)。單位是波特（Baud）。S＝B*log2N3、信道容量：是指信道能夠傳送的最大數(shù)據(jù)率。第29頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月信道的主要技術(shù)指標(biāo)4、信道最大數(shù)據(jù)傳輸率尼奎斯特（HenrryNyquiest)定理（無噪聲）最大數(shù)據(jù)傳輸率=2Hlog2V（位/秒）其中H：帶寬。V：信號的離散級數(shù)香農(nóng)（ClaudeShannon)公式（考慮熱噪聲）最大數(shù)據(jù)傳輸率=Hlog2（1+S/N）其中H：帶寬。S/N：信噪比，即信號功率與噪聲功能比值。常用單位分貝dB的計算公式：10lgS/N第30頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月信道的主要技術(shù)指標(biāo)5、吞吐量：為信道在單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)目傂畔⒘俊?、誤碼率：也稱為出錯率，是指二進制位在傳輸中被傳錯的概率。其值為傳輸?shù)目偽粩?shù)除以傳錯的位數(shù)。7、信道的傳播速率：指信號在單位時間內(nèi)傳送的距離。如電信在電纜中的傳播速率約為光速的77%。第31頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(fù)用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(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法裝成時分復(fù)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。第32頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源。時分復(fù)用：所有用戶在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。

第33頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月頻分復(fù)用頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5第34頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月頻分復(fù)用長途干線最初采用頻分復(fù)用FDM的傳輸方式FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)目前我國長途通信線路已實現(xiàn)了數(shù)字化，因而現(xiàn)在的模擬通信電路就只剩下從用戶電話機到市話交換機之間的這一段幾公里長的用戶線上。第35頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(fù)用頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀第36頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(fù)用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCD在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀第37頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(fù)用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCD在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀第38頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(fù)用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀第39頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月E1的時分復(fù)用幀2.048Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………時分復(fù)用幀TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt時分復(fù)用幀時分復(fù)用幀T=125us15個話路15個話路第40頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月時分復(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用戶第41頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月統(tǒng)計時分復(fù)用

STDM用戶ABCDabcdttttt3個STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用第42頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM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第43頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月碼分復(fù)用CDMA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。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。每一個比特時間劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。

第44頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月碼片序列(chipsequence)每個站被指派一個惟一的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)第45頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月CDMA的重要特點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(orthogonal)。在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。第46頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月碼片序列的正交關(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：(2-4)第47頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月碼片序列的正交關(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(2-4)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。第48頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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第49頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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)送端接收端第50頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）0、磁介質(zhì)1、雙絞線twistedpair（UTP、STP）2、同軸電纜（細(xì)纜、粗纜、寬帶同軸電纜）3、光纜（單模、多模）4、無線傳輸（微波、紅外線、激光）第51頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）1、雙絞線（1）無屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）

粗約1mm的互相絕緣的一對銅線扭在一起，雙絞的結(jié)構(gòu)是為了減少相鄰導(dǎo)線的電磁于擾。分為三類、四類、五類線，五類線利用增加纏繞密度、高質(zhì)量絕緣材料改善了傳輸媒體的性質(zhì)。五類線在100m內(nèi)可傳送達100Mbps以上的速度。第52頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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套層內(nèi)導(dǎo)體無屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP同軸電纜第53頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月雙絞線組建局域網(wǎng)絡(luò)所用的雙絞線是一種由4對線（即8根線）組成的，其中每根線的材質(zhì)有銅線和銅包的鋼線兩類。

一般來說，雙絞線電纜中的8根線是成對使用的，而且每一對都相互絞合在一起，絞合的目的是為了減少對相鄰線的電磁干擾。雙絞線分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。目前，在局域網(wǎng)中常用到的雙絞線是非屏蔽雙絞線（UTP），它又分：3類、4類、5類、超5類、6類和7類。雙絞線的這8根線的引腳定義如下：

線路線號12345678線路色標(biāo)白橙橙白綠藍白藍綠白褐褐引腳定義Tx+Tx-Rx+

Rx-

第54頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一類雙絞線：專為電話系統(tǒng)設(shè)計，1-2Mbps二類雙絞線：語音及低速數(shù)據(jù)傳送，<4Mbps三類雙絞線：以太網(wǎng)（10Mbps)，最高達16Mbps四類雙絞線：用于10Base-T或100Base-T4，速率由16Mbps提高到20Mbps五類雙絞線：增加了繞線密度，使用高質(zhì)量的絕緣材料，最高傳輸速度為100Mbps，用于100Base-T和10Base-T超五類雙絞線：CAT-5e，主用于1000Base-T,使用全部4對線六類雙絞線：2002年6月17日，TIA/EIA公布綜合布線六類標(biāo)準(zhǔn)雙絞線第55頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月雙絞線UTP類別最高傳輸速率（Mbps)最高工作頻率（MHz）主要用途三類101610Mbps四類462010Mbps五類10010010M/100Mbps超五類15510010M/100M/1000Mbps第56頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月在局域網(wǎng)，雙絞線主要是用來連接計算機網(wǎng)卡到集線器或通過集線器之間級聯(lián)口的級聯(lián)，有時也可直接用于兩個網(wǎng)卡之間的連接或不通過集線器級聯(lián)口之間的級聯(lián)，但它們的接線方式各有不同。

EIA-568A：白綠、綠、白橙、藍、白藍、橙、白褐、褐EIA-568B：白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白褐、褐常規(guī)雙絞線接法(直通）交叉雙絞線接法（扭結(jié)）雙絞線第57頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）1、雙絞線（2）屏蔽雙絞線（STP）是在雙絞線的外面再加上一個用金屬絲編織的屏蔽層。使其誤碼率明顯下降，約10－6－10－8100m內(nèi)可傳送達500Mbps以上的速度。通常使用使用的傳輸速率為16Mbps第58頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）2、同軸電纜（1）寬帶電纜：阻抗為75歐姆同軸電纜。第59頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）2、同軸電纜（2）基帶電纜主要有RG－58的細(xì)纜和RG－8的粗纜用于數(shù)據(jù)通信、傳輸基帶信號且使用曼徹斯特編碼。小于1km時，速率可達50Mbps，其誤碼率為10－7－10－11，一般為10Mbps。阻抗為50歐姆。第60頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分類：粗纜、細(xì)纜粗纜：用于10Base-5，布線距離達500米，可靠性好，安裝時需采用特殊的裝置，不需切斷電纜。安裝、維護較困難，且造價高細(xì)纜：用于10Base-2，<180米，最多4個中繼器。建網(wǎng)時需：BNC頭網(wǎng)卡、T頭、50歐終結(jié)器，帶BNC接頭的RG-58A/U網(wǎng)線。同軸電纜

第61頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）3、光纜光纖由非常透明的石英玻璃或塑料制成的細(xì)絲，纖芯直徑小于100微米。目前達到100Gbps，將來可達到帶寬>50Tbps,第62頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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）包層纖芯第63頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月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瓷涞?4頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入脈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第65頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）3、光纜（1）多模光纖：纖芯直徑＞5微米，傳輸原理光的全反射。每束光都有不同模式。第66頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）3、光纜（2）單模光纖：纖芯直徑＜5微米，接近于光的波長，光纖如一個波導(dǎo)，無反射并沿直線傳播。50Gbps可達100km。項目LED半導(dǎo)體激光數(shù)據(jù)傳輸率低高光纖類型多模多?；騿文＞嚯x短長壽命長短溫度敏感性小敏感成本低昂貴第67頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月3、光纜光纖每公里衰減的分貝P80=10lg（傳輸?shù)哪芰?接收的能量）光纖連接通過連接器連接，光纖插入到光纖插口。損失10~20%的光機械接合，切割好的光纖頭放在特殊套中。損失10%的光熔接。衰減小。傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）第68頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）4、無線傳輸電磁波譜與通信用途。P85低頻：較好穿透障礙物，能量衰減快。高頻：直線，受障礙物阻擋。跳頻擴頻：發(fā)送方每秒幾百次地從一種頻率跳到另一種頻率。（防止人為干擾、反射信號干擾，用于軍事）直接序列擴頻：將信號展開在一個很寬的頻段上。用于商業(yè)領(lǐng)域。電磁頻譜的分配：ITU-R組織、政府。ISM（Industrial,Scientific,Medical）用于非授權(quán)用途。美國ISM頻段P89，（功率小于1W設(shè)備不需FCC許可），藍牙與某些802.11工作在2.4G頻段。802.11a工作在5.7G。第69頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）4、無線傳輸（1）微波：指頻率為300MHz－300GHz的電波，既可傳輸模擬信號，又可傳輸數(shù)字信號，并且容量大。易被雨水吸收。通常與衛(wèi)星通信組合。（2）紅外線：1.5Mbps時僅能達1.6km。不能通過固體物質(zhì)。是全數(shù)字的通信。（3）激光：全數(shù)字通信，方向性好，但會污染環(huán)境。（4）通信衛(wèi)星：衛(wèi)星安裝高度P92、第70頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）DSL（DigitalSubscriberLines）：數(shù)字用戶線路。ADSL（AsymmetricDSL）：非對稱數(shù)字用戶線路。去除了濾波器所建的3100Hz（300~3400Hz）的帶寬限制。原理：分成三個頻段（共1.1MHz），POTS（傳統(tǒng)的簡單電話服務(wù)）、上行數(shù)據(jù)流和下行數(shù)據(jù)流。DMT（離散的多信道調(diào)制）頻段劃分方法：將1.1MHz頻譜分成256條獨立的信道，每條信道4312.5Hz。信道0用于POTS，1~5未用。250條中，一條用于上行控制，一條用于下行控制，其他全部用于用戶數(shù)據(jù)。ADSL標(biāo)準(zhǔn)（ANSIT1.413）：下行8Mbps，上行1Mbps。通常下行1Mbps或512Kbps，上行256kbps或64kbps。第71頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）ADSL設(shè)備配置圖P112用戶端組成：NID（網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備）、分離器（splitter）、ADSL調(diào)制解調(diào)器。分離器（splitter）：模擬濾波器，將0~4000Hz與數(shù)據(jù)分開。ADSL調(diào)制解調(diào)器：一個數(shù)字信號處理器，相當(dāng)于一組256QAM調(diào)制解調(diào)器，分別工作于不同頻率。端局組成：分離器、DSLAM（數(shù)字用戶線路訪問復(fù)用器）第72頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月SONET/SDHSONET（同步光纖網(wǎng)絡(luò)）：光纖TDM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，由Bellcore于1985年開始制定，1989年產(chǎn)生。SDH（同步數(shù)字系列）：CCITT（ITU即國際電信聯(lián)盟的前身）制定與SONET相類似的標(biāo)準(zhǔn)。每幀SONET需125us，大小810字節(jié)，總的數(shù)據(jù)傳輸率為51.84Mbps（基本的SONET信道，STS-1（同步傳輸信號）），SONET干線為STS-1的倍數(shù)。ATM（異步傳輸模式）第73頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。第74頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接第75頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個交換機通話在A到B的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA第76頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月電路交換舉例C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機通話在C到D的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA第77頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月電路交換傳送計算機數(shù)據(jù)效率低計算機數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。第78頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸?shù)?9頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理（二）每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”第80頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3第81頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分組首部的重要性每一個分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點交換機。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，分組就能傳送到最終目的地。第82頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)第83頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理（五）最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010第84頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月請注意首部的位置接收端在發(fā)送端的左方時，首部往往畫在分組的左方。接收端在發(fā)送端的右方時，首部往往畫在分組的右方。數(shù)據(jù)首部分組接收端發(fā)送端傳送方向數(shù)據(jù)首部分組接收端發(fā)送端傳送方向第85頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機主機第86頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結(jié)點交換機主機在結(jié)點交換機

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點交換機

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達目的主機

H5第87頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月注意結(jié)點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路結(jié)點交換機123412341

2

3

412

3

41

2

3

4第88頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)點交換機在結(jié)點交換機中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。結(jié)點交換機處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

第89頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月主機和結(jié)點交換機的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。結(jié)點交換機對分組進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機。第90頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占