計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁課件第二章.ppt

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 6 版）,第 2 章 物理層,1,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 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)引型傳輸媒體 2.3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體,2,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) 2.6.1 ADSL技術(shù) 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)） 2

2、.6.3 FTTx 技術(shù),3,2.1 物理層的基本概念,物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： 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。 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。,4,2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型,調(diào)制解調(diào)器,PC,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,PC,5,幾個(gè)術(shù)語,數(shù)據(jù)(data)運(yùn)送消息的實(shí)體。 信號(sig

3、nal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 “模擬的”(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 “數(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（或簡稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。,6,2.2.2 有關(guān)信號的幾個(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。,7,基帶(baseband)信號和帶通(band pass)信號,基帶信號（即基本

4、頻帶信號）來自信源的信號。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)信號都屬于基帶信號。 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(jìn)行調(diào)制(modulation)。 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）。,8,幾種最基本的調(diào)制方法,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(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)：

5、載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。 調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。,9,對基帶數(shù)字信號的幾種調(diào)制方法,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基帶信號,調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相,10,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(gè)點(diǎn)中的每個(gè) 點(diǎn)可對應(yīng)于一種 4 bit 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)要正確識別

6、每一種狀態(tài)就越困難。,舉例,11,2.2.3 信道的極限容量,任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號時(shí)會產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。 碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘杺鬏數(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。,12,數(shù)字信號通過實(shí)際的信道,有失真，但可識別 失真大，無法識別,實(shí)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,13,信道能夠通過的頻率范圍,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。 理想低通信道的最高碼元傳輸速率 BMAX= 2W Baud W 是理想低通信

7、道的帶寬，單位為赫(Hz) 在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模駝t就會出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。 如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通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?dāng)_。,14,不能通過,能通過,0,頻率(Hz),W (Hz),(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 = W log2(1+S/N) b/s W 為信道的帶寬（以 Hz 為單位）； S 為信道內(nèi)所傳信號的平均功率； N 為信道內(nèi)部的高斯

8、噪聲功率。,15,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實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。 若信道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒有上限（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。,16,請注意,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(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。,17,2.3 物理層下面的傳輸媒體,傳輸媒體也稱為傳

9、輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。 傳輸媒體可以分為兩大類，即 導(dǎo)向傳輸媒體（有線）：電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體傳播。如：雙絞線、同軸電纜、光纖 非導(dǎo)向傳輸媒體（無線）：信號能量以輻射電磁波的形式，在自由空間傳播。如：地面微波、衛(wèi)星、紅外線,18,2.3 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 無線電,海事 無線電,光纖,電視,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013

10、1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移動 無線電,電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜,19,2.3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體,雙絞線 屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair) 無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜 50 同軸電纜 75 同軸電纜 光纜,20,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,無屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,同軸電

11、纜,21,（1）雙絞線,把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起,然后用規(guī)則的方法絞合起來就構(gòu)成了雙絞線。,各個(gè)線對絞和的目的是為了使各線對之間的電磁干擾最小。 雙絞線比較適合于短距離的信號傳輸，既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號。,22,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,非屏蔽雙絞線 UTP,屏蔽雙絞線 STP,局域網(wǎng)中所使用的雙絞線有： 屏蔽雙絞線（STP） 非屏蔽雙絞線（UTP）,屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線,23,常用的雙絞線，根據(jù)其電氣性能，可以分為六類。 最常用的雙絞線有3類和5類，均由4對雙絞線組成，3類雙絞線傳輸速率可達(dá)10bps，5類雙絞線傳輸速率

12、可達(dá)100bps。它們之間的區(qū)別在于單位長度的絞合次數(shù)不同： 3類的絞合長度為7.5cm10cm 5類的絞合長度為0.6cm0.85cm 3類、5類雙絞線的最大傳輸距離是100m。,根據(jù)電氣性能的分類,24,（2）同軸電纜,由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是箔狀）以及絕緣保護(hù)外層所組成。,內(nèi)導(dǎo)體,絕緣層,外導(dǎo)體屏蔽層,絕緣保護(hù)外層,25,通常按特性阻抗的不同，同軸電纜可分為： 50同軸電纜： 主要用于在數(shù)據(jù)通信中傳輸數(shù)字信號，因此又稱為基帶同軸電纜。 75 同軸電纜： 用于模擬傳輸系統(tǒng)，在這種電纜上傳送的信號是采用了頻分多路復(fù)用的寬帶信號，因此

13、又稱為寬帶同軸電纜。 有線電視系統(tǒng)CATV中使用的就是75同軸電纜。,同軸電纜的分類,26,50同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜兩種。 粗纜傳輸性能優(yōu)于細(xì)纜。常用于10Base-5的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離500米。 而細(xì)纜常用于10Base-2的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離185米。,50同軸電纜,27,（3）光纖,光纖（光導(dǎo)纖維）是一種直徑為8m100m的柔軟、能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)。 多種玻璃和塑料可以用來制造光纖，其中使用超高純度石英玻璃纖維制作的光纖可以得到最低的傳輸損耗。 在折射率較高的單根光纖外面，用折射率較低的包層包裹起來，就可以構(gòu)成一條光纖通道。,28,光線在光纖中的折射,折射角,入射角,

14、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,29,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?30,按光纖傳輸模式的不同，可以分為： 單模光纖（直徑8m10m） 多模光纖（通常為50m或62.5m）,光纖的分類,31,多模光纖與單模光纖,多模光纖,32,單模光纖： 由于單模光纖完全避免了模式散射，使得單模光纖的傳輸頻帶很寬，因而適用于大容量、長距離的光纖通信。 多模光纖： 多模與單模光纖相比，芯徑大得多，色散大得多，限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，傳輸容量較小，傳輸距離也較短，一般只有幾千米。,多模光纖與

15、單模光纖的比較,33,光 纜,四 芯 光 纜,多條光纖組成一束，就構(gòu)成一條光纜。,34,光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有其他的一些優(yōu)點(diǎn)： （1）傳輸損耗小，中繼距離長，對遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)。 （2）抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。 （3）無串音干擾，保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。 （4）體積小，重量輕。 光纖的缺點(diǎn)： 光纖對接需專用設(shè)備，光電接口也較貴。,光纖的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),36,光模塊,光纖跳線/尾纖,37,2.3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體,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。

16、地面微波接力通信 衛(wèi)星通信,38,無線局域網(wǎng)使用的 ISM 頻段,26 83.5 125 頻帶 MHz MHz MHz,頻率 902 928 2.4 2.4835 5.725 5.850 MHz MHz GHz GHz GHz GHz,39,+,( ),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,復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。,+,A1,A2,B1,B2,C1,C2,A1,A2,B1,B2,C1,C2,共享信道,(a) 使用單獨(dú)的信道,(b) 使用共享信道,復(fù)用,分用,40,頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiple

17、xing),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(gè)頻帶。 頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)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(shí)間,頻帶 1,頻帶 2,頻帶 3,頻帶 n,41,時(shí)分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing),時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號的時(shí)隙。 每一個(gè)用戶所占用的時(shí)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(shí)(isochronous)信號。 時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間

18、占用同樣的頻帶寬度。,42,時(shí)分復(fù)用,頻率,時(shí)間,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,周期性出現(xiàn),43,時(shí)分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費(fèi),A,B,C,D,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀,#1,a,c,b,c,d,時(shí)分復(fù)用,#2,#3,#4,用戶,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)，用戶對 分配到的子信道的利用率一般是不高的。,44,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM(Statistic TDM),用戶,A,B,C,D,a,b,c,d,t,t,t,t,t,3 個(gè) STDM 幀,#1,a,c,b,a,b,b,c,a,c,d,#2,

19、#3,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,45,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,2.4.2 波分復(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexing),波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。,8 2.5 Gb/s 1310 nm,20 Gb/s,復(fù) 用 器,分 用 器,EDFA,120 km,光調(diào)制器,光解調(diào)器,46,

20、2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing),常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 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(qiáng)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(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。,47,碼片序列(chip sequence),每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bi

21、t 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),48,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。,49,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(inner product)都是 0：,(2-3),50,碼片序列的正交關(guān)系舉例,令向量 S 為

22、(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。,51,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,52,CDMA 的工作原理,S 站的碼片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,m 個(gè)碼片,t,S 站發(fā)送的信號 Sx,T 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 =0,數(shù)據(jù)碼元比特,發(fā) 送 端,接 收 端,53,2.5

23、 數(shù)字傳輸系統(tǒng),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)互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，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 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/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。,54,舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點(diǎn),最主要的是以下兩個(gè)方面： 速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。 如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。 不是同步傳輸。 在過去相當(dāng)長的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國的

24、數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。,55,同步光纖網(wǎng) SONET,同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級時(shí)鐘都來自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘。 第 1 級同步傳送信號 STS-1 (Synchronous Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。 光信號則稱為第 1 級光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。,56,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 (Synchronous Digital Hierarchy)。 一般可認(rèn)為 SDH 與

25、SONET 是同義詞。 SDH 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(dāng)于 SONET 體系中的 OC-3 速率。,57,SONET 的 OC 級/STS 級與 SDH 的 STM 級的對應(yīng)關(guān)系,58,2.6 寬帶接入技術(shù)2.6.1 ADSL技術(shù),ADSL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(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。 標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號的頻帶被限制在 3003400 Hz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過的信號頻率仍然超過 1 MHz。 ADSL 技術(shù)就把 04 kHz 低端頻譜留

26、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(Digital Subscriber Line)的縮寫。,59,DSL 的幾種類型,ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對稱數(shù)字用戶線 HDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線 SDSL (Single-line DSL)：1 對線的數(shù)字用戶線 SDSL（Symmetric DSL）:對稱DSL。 VDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線 DSL ：ISDN 用戶線。 RADSL (Rate-Adaptive

27、DSL)：速率自適應(yīng) DSL，是 ADSL 的一個(gè)子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。,60,ADSL 的極限傳輸距離,ADSL 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(guān)系（用戶線越細(xì)，信號傳輸時(shí)的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。 例如，0.5 毫米線徑的用戶線，傳輸速率為 1.5 2.0 Mb/s 時(shí)可傳送 5.5 公里，但當(dāng)傳輸速率提高到 6.1 Mb/s 時(shí)，傳輸距離就縮短為 3.7 公里。 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,61,ADSL 的特點(diǎn),上行和下行帶寬做成不對稱的。 上行指

28、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(gè) 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 (Discrete Multi-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。,62,DMT 技術(shù),DMT 調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)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(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) 4 kHz 帶寬（嚴(yán)格講是 4.3125 kHz），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)于在一對用

29、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)。,63,DMT 技術(shù)的頻譜分布,頻譜,頻率,上行信道,傳統(tǒng)電話,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,64,ADSL 的數(shù)據(jù)率,由于用戶線的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因此 ADSL 采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。 當(dāng) ADSL 啟動時(shí)，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(gè)頻率上測試信號的傳輸質(zhì)量。 ADSL 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。 通常下行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 6.4

30、 Mb/s 之間，而上行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之間。,65,ADSL 的組成,ATU-C,ATU-C,ATU-R,ATU-C,用戶線,電話 分離器,區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng),至 ISP,居民家庭,基于 ADSL 的接入網(wǎng),端局或遠(yuǎn)端站,DSLAM,至本地電話局,PS,PS,數(shù)字用戶線接入復(fù)用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 接入端接單元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表遠(yuǎn)端 Remote） 電話分離器 PS (POTS Splitter),66,

31、第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）,通過提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2 要求至少應(yīng)支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+ 則將頻譜范圍從 1.1 MHz 擴(kuò)展至2.2 MHz，下行速率可達(dá) 16 Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25 Mb/s），而上行速率可達(dá) 800 kb/s。 采用了無縫速率自適應(yīng)技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在運(yùn)營中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。 改善了線路質(zhì)量評測和故障定位功能，這對提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有非常重要的意義。,67,2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC (Hybrid Fiber Coax),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)用對電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而 HFC