計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 物理層

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2章 物理層信息科學(xué)與工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院J2011.22011.2第 2 章 物理層2.1 2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念2.2 2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) 2.2.1 2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 2.2.2 2.2.2 有關(guān)有關(guān)信道信道的幾個(gè)基本概念的幾個(gè)基本概念 2.2.3 2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 2.2.4 2.2.4 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率2.3 2.3 物理層下面的物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體 2.3.1 2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體 2.3.2 2.3.2

2、 非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體2.4 2.4 信道復(fù)用信道復(fù)用技術(shù)技術(shù) 2.4.1 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 2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用 2.4.3 2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用2.5 2.5 數(shù)字?jǐn)?shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)2.6 2.6 寬帶寬帶接入技術(shù)接入技術(shù) 2.6.1 xDSL2.6.1 xDSL技術(shù)技術(shù) 2.6.2 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（光纖同軸混合網(wǎng)（HFC HFC 網(wǎng)）網(wǎng)） 2.6.3 FTTx2.6.3 FTTx 技術(shù)技術(shù)n物理層的功能要素（構(gòu)件）n物理信道信道模型及其概念n物理信道信道的類型及其屬性n傳輸介質(zhì)及

3、其應(yīng)用n傳輸網(wǎng)絡(luò)與信道信道 物理層(實(shí)體)在哪里？物理層位于OSI參考模型的最底層。物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元為位(比特bit) 。比特傳輸必須依賴于傳輸設(shè)備和物理介質(zhì)，但是，物理層不是指?jìng)鬏斝盘?hào)的設(shè)備，也不是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理介質(zhì)，而是指為上一層(數(shù)據(jù)鏈路層)提供原始(數(shù)據(jù))比特流傳輸服務(wù)的一個(gè)可靠的物理連接(即通信通道)的所有構(gòu)件。2.1 物理層的基本概念功能一功能一: 為為相鄰相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路提供傳送數(shù)據(jù)的通路(信道信道)。功能二：為功能二：為相鄰相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供節(jié)點(diǎn)設(shè)備提供透明、可靠的透明、可靠的比特流比特流傳輸。傳輸。分類分類(或劃定或劃定)在在物理層的功物理層的功能能

4、是什么？是什么？1.這是什么這是什么樣的信道？樣的信道？2.這樣的信道有這樣的信道有什么傳輸性能？什么傳輸性能？3.如何選擇和應(yīng)如何選擇和應(yīng)用這樣的信道？用這樣的信道？能力目標(biāo)：能力目標(biāo)：ISO對(duì)OSI參考模型中的物理層（信道的構(gòu)成要素）信道的構(gòu)成要素）的定義：（1）ISO分析了一個(gè)OSI物理層的功能要素： 用于相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接的（拓?fù)洌┙Y(jié)構(gòu)； 用于相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備連接傳輸介質(zhì)、連接接口； 用于相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備間傳輸“位”串的各種信號(hào)碼制； 用于相鄰節(jié)點(diǎn)設(shè)備建立、維護(hù)、釋放信道的機(jī)制；等。 標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)（3）ISO將OSI的物理層功能劃分為四類要素： 機(jī)械要素、電氣要素、功能要素和過(guò)程（規(guī)

5、程）要素。（4）ISO稱OSI四個(gè)功能要素的某種協(xié)議/規(guī)范為特性： 機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、過(guò)程（規(guī)程）特性。標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)（2）ISO定義一個(gè)OSI物理層實(shí)體應(yīng)包括： 作用于對(duì)等實(shí)體間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) ； 作用于相鄰上層實(shí)體的服務(wù)接口規(guī)范。他們都是誰(shuí)他們都是誰(shuí)？設(shè)計(jì)、構(gòu)建信設(shè)計(jì)、構(gòu)建信道的要素；道的要素；認(rèn)識(shí)、理解信認(rèn)識(shí)、理解信道特性的要點(diǎn)道特性的要點(diǎn)物理層：為建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的二進(jìn)制比特傳輸?shù)奈锢磉B接（信道）所定制的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的等主要構(gòu)件及其特性（特別的屬性-標(biāo)準(zhǔn)/協(xié)議）。 （1 1）機(jī)械特性）機(jī)械特性指明接線接口所用指明接線接口所用接線器接線器

6、的的形狀形狀和和尺寸尺寸、引線數(shù)目引線數(shù)目和和排列排列、固定和鎖定裝置固定和鎖定裝置等。等。指明連接線纜的指明連接線纜的各通信線各通信線上出現(xiàn)的信號(hào)類型、編碼方式等相關(guān)參數(shù)。上出現(xiàn)的信號(hào)類型、編碼方式等相關(guān)參數(shù)。 (語(yǔ)法語(yǔ)法)（2）電氣特性）電氣特性指明某通信線上出現(xiàn)的某一信號(hào)狀態(tài)的意義。（語(yǔ)義）（3 3）功能特性）功能特性RS232為為D形形9針頭接口的信號(hào)定義針頭接口的信號(hào)定義 （4）過(guò)程特性）過(guò)程特性指明針對(duì)每個(gè)功能的可能事件序列及其相關(guān)信令的出現(xiàn)順序指明針對(duì)每個(gè)功能的可能事件序列及其相關(guān)信令的出現(xiàn)順序。（同步。（同步/ /時(shí)序）時(shí)序）撥號(hào)撥號(hào)連接連接事件事件序列序列掛機(jī)掛機(jī)拆線拆線事件

7、事件序列序列功能：建立通信通道功能：建立通信通道功能：傳輸功能：傳輸功能：撤銷通信通道功能：撤銷通信通道物理層的PDU是：位（Bits）串/流 物理層的一些重要標(biāo)準(zhǔn)物理層的一些重要標(biāo)準(zhǔn)OSI采用了一些已有的物理層標(biāo)準(zhǔn)，也制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，如：lISO2110:稱為數(shù)據(jù)通信-25芯DTE/DCE接口連接器和插針?lè)峙?它與EIA(美國(guó)電子工業(yè) 協(xié)會(huì))的RS-232-C基本兼容. lISO2593:稱為數(shù)據(jù)通信-34芯DTE/DCE接口連接器和插針?lè)峙? lISO4092:稱為“數(shù)據(jù)通信-37芯DTE/DEC接口連接器和插針?lè)峙洹?與EIA RS-449兼容。 CCITT V.24:稱為“數(shù)據(jù)終端設(shè)備

8、(DTE)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備 (DEC )之間的接口電路定義表.其功能與EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列線上 用OSI定義的物理層的四個(gè)特性分析通信系統(tǒng)的物理層屬性查尋USB接口的機(jī)械、電氣和功能特性能用USB接口連接兩臺(tái)電腦嗎？2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)傳輸系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)字比特比特流流發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字比特比特流流源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)2.2.1數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型系統(tǒng)的模型-物理信道物理信道模型模型數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型系統(tǒng)的模型n廣義信道 將傳輸媒體和完成各種形式變換功能的設(shè)備都包含在內(nèi)的信道。根據(jù)具體構(gòu)成，可定義不

9、同類型的廣義信道。如調(diào)制信道、編碼信道、復(fù)用信道等。n狹義信道 比如在局域網(wǎng)中常指以傳輸媒體為傳輸系統(tǒng)的信道等。廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點(diǎn)狹義信道廣義信道（調(diào)制信道）物理物理信道信道模型模型信道示例信道示例調(diào)制解調(diào)器主機(jī)A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) 主機(jī)B調(diào)制解器例1：基于電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信廣義信道例2：基于一段網(wǎng)線的數(shù)據(jù)通信狹義信道狹義信道廣義信道n信道：發(fā)送點(diǎn)向接收點(diǎn)傳輸物理信號(hào)的通道。信道：發(fā)送點(diǎn)向接收點(diǎn)傳輸物理信號(hào)的通道。由調(diào)制解調(diào)器、公用電話載波傳輸網(wǎng)及其相關(guān)連接線纜、器件建立的主機(jī)A到主機(jī)B的一條專用物理通信

10、通道主機(jī)A主機(jī)B由介質(zhì)、連接部件、信號(hào)收發(fā)部件等構(gòu)成的物理通信通道信 源變換器信 道反變換器信 宿噪聲源信息電/光信號(hào)光/電信號(hào)信息用數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)系統(tǒng)模型分析通信系統(tǒng)的構(gòu)成用藍(lán)牙接口連接兩臺(tái)計(jì)算用藍(lán)牙接口連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型中機(jī)時(shí)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型中的各個(gè)構(gòu)件分別是什么？的各個(gè)構(gòu)件分別是什么？試驗(yàn)試驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)藍(lán)牙適配通過(guò)兩個(gè)藍(lán)牙適配器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電腦共享上器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電腦共享上網(wǎng)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型的構(gòu)成元素有哪些？看圖，基于電話網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中只有一種物理層規(guī)程（協(xié)議）嗎？為什么？分析國(guó)際電話與電報(bào)顧問(wèn)委員會(huì)（CCITT）對(duì)物理層的定義n定義：利用物理的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性在數(shù)

11、據(jù)終端設(shè)備 (Data Terminal Equipment，DTE)和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備(Data Circuit-terminating Equipment，DCE)之間實(shí)現(xiàn)物理信道的建立、保持和拆除功能。 調(diào)制解調(diào)器主機(jī)A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) 主機(jī)B調(diào)制解器例：基于電話網(wǎng)連接的DTE和DCEDTEDCEDTEDCE分析：與ISO定義的物理層的位置、功能、功能作用范圍一致嗎？數(shù)據(jù)通信的基本概念n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：承載消息的實(shí)體（某種符號(hào)系統(tǒng)）：承載消息的實(shí)體（某種符號(hào)系統(tǒng)）n信號(hào)：數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)形式。信號(hào)：數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)形式。n模擬信號(hào)：信號(hào)參

12、數(shù)的取值是連續(xù)的。模擬信號(hào)：信號(hào)參數(shù)的取值是連續(xù)的。n數(shù)字信號(hào)：信號(hào)參數(shù)的取值是離散的。數(shù)字信號(hào)：信號(hào)參數(shù)的取值是離散的。n承載數(shù)據(jù)的基本信號(hào)單位稱為信號(hào)碼元，簡(jiǎn)稱碼元。n用基于時(shí)域的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，單位時(shí)域中可代表不同離散數(shù)值的基本波形稱為基本碼元，不同的信號(hào)編碼方式，基本碼元數(shù)不同。n1碼元可以攜帶n bit的信息量 。數(shù)據(jù)通信的基本概念:信號(hào)碼元模擬信道模擬信道中信號(hào)碼中信號(hào)碼元形式示元形式示例例數(shù)字信道中信號(hào)碼元形式示例數(shù)字信道中信號(hào)碼元形式示例按信道屬性分類信道1.與傳輸?shù)男盘?hào)方向有關(guān)的信道類型 單向單工信道 交錯(cuò)雙向半雙工信道 同時(shí)雙向信道全雙工信道2.與傳輸?shù)男盘?hào)類型有關(guān)的信

13、道類型 基帶信號(hào) 數(shù)字信號(hào)編碼解碼-編碼信道 模擬信號(hào) 寬帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)調(diào)制信道3.與傳輸信號(hào)的傳輸媒體有關(guān)的信道類型 有線信道 無(wú)線信道 2.2.2 (更多)信道的基本概念n單向通信: （單工通信）信道：只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的通信。n雙向交替通信：（半雙工通信）信道：通信的雙方都可以發(fā)送信號(hào)，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。n雙向同時(shí)通信：（全雙工通信）信道：通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)。 1.與傳輸信號(hào)方向有關(guān)的信道類型2.與傳輸信號(hào)類型有關(guān)的信道類型n基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）：來(lái)自信源的原本信號(hào)。n數(shù)字基帶信號(hào)：未經(jīng)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)。信號(hào)類型信號(hào)類型 n 帶通

14、信號(hào)（寬帶信號(hào)）：把基帶信號(hào)的（有效）頻率范圍搬移到一個(gè)較高的頻率范圍后的信號(hào)。該信號(hào)在規(guī)定的信號(hào)頻段（某帶通信道）可與其它信號(hào)頻段中的帶通信號(hào)在同一媒體中傳輸。編碼信道編碼信道n 數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)：經(jīng)由信號(hào)編碼后傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)， 常用于傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下。n 數(shù)字基帶信道（編碼信道）：數(shù)字基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)為發(fā)送點(diǎn)與接收 點(diǎn)提供的傳輸數(shù)字信號(hào)的物理通道。傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器解碼器終點(diǎn)數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特的代碼的代碼10101100011010110001數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特的代碼的代碼傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)中的信號(hào)傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器解碼器終點(diǎn)數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)

15、比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特的代碼的代碼10101100011010110001數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特的代碼的代碼傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)中的信號(hào) 編碼信道編碼信道編碼方法n編碼：在將比特表達(dá)到介質(zhì)上之前，對(duì)它進(jìn)行的比特分組、代碼映射等編碼處理，改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省１忍胤纸M：比特分組：8 8位一組位一組代碼映射：代碼映射：8 8位位十位十位信號(hào)映射：比特信號(hào)映射：比特信號(hào)信號(hào)連續(xù)”0“或”1“比特對(duì)應(yīng)信號(hào)連續(xù)跳變這樣的代碼與的信號(hào)映射關(guān)系，在比特到代碼的設(shè)計(jì)時(shí)要注意什么？ 分析這些信號(hào)編碼的特點(diǎn)原始比特流編碼-比特比特/代碼代碼映射示例： 4B/5B編碼-代碼代碼/信號(hào)映射示例：曼徹斯特編碼

16、n不是用簡(jiǎn)單的電壓值來(lái)表示比特，而是用電壓跳變來(lái)表示比特值n電壓跳變?cè)诿總€(gè)比特時(shí)間的中間發(fā)生。這種跳變可確保接收節(jié)點(diǎn)的比特時(shí)間與發(fā)送節(jié)點(diǎn)的比特時(shí)間同步n效率低（50%），10BaseT 以太網(wǎng)采用該信號(hào)方案。編碼-代碼代碼/ /信號(hào)映射示例： NRZ(非歸零)編碼l沒(méi)有可用于同步發(fā)送節(jié)點(diǎn)比特時(shí)間的跳變（無(wú)位同步信息）。l沒(méi)有1和0數(shù)量平衡l連續(xù)傳輸長(zhǎng)串0或1時(shí)，單個(gè)比特位之間的邊界會(huì)模糊。接收節(jié)點(diǎn)較難不能檢測(cè)到介質(zhì)上的電壓跳變。簡(jiǎn)單的信號(hào)編碼方法，適用于低速數(shù)據(jù)鏈路不能有效使用帶寬，且易受電磁干擾。發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形使用代碼組的使用代碼組的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：n使用代碼組的使用代碼組的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)有：

17、有：l 降低比特電平錯(cuò)誤：編碼考慮降低比特電平錯(cuò)誤：編碼考慮位同步位同步。l 編碼考慮編碼考慮DC平衡：平衡發(fā)送的平衡：平衡發(fā)送的1 和和0數(shù)量。數(shù)量。 l 幫助甄別數(shù)據(jù)比特和控制比特：數(shù)據(jù)和控制比特的幫助甄別數(shù)據(jù)比特和控制比特：數(shù)據(jù)和控制比特的編碼模式編碼模式區(qū)分。區(qū)分。l 更有效地檢測(cè)介質(zhì)錯(cuò)誤：利用無(wú)效更有效地檢測(cè)介質(zhì)錯(cuò)誤：利用無(wú)效編碼模式編碼模式檢測(cè)錯(cuò)誤。檢測(cè)錯(cuò)誤。l 在信道頻帶寬度已確定的，信噪比不能再提高，碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值時(shí)，編碼技術(shù)可讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特。感興趣？這是通信技術(shù)的主要內(nèi)容之一！調(diào)制信道n 帶通信號(hào)傳輸系統(tǒng)：經(jīng)載波調(diào)制后支持多個(gè)不同頻段信道的傳輸系統(tǒng)。n

18、帶通信號(hào)信道（調(diào)制信道）：寬帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)為發(fā)送點(diǎn)與接收點(diǎn)提供的傳輸物理信號(hào)的某一頻段資源。傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)調(diào)制器解調(diào)器終點(diǎn)調(diào)制信道調(diào)制信道數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特?cái)?shù)據(jù)比特傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)用用數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)對(duì)對(duì)載波調(diào)制后載波調(diào)制后對(duì)對(duì)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)解調(diào)制后解調(diào)制后n調(diào)制就是用一種信號(hào)（如：基帶信號(hào)）來(lái)控制（調(diào)制就是用一種信號(hào)（如：基帶信號(hào)）來(lái)控制（調(diào)調(diào)）另一種信號(hào)（）另一種信號(hào)（載載波波-便于在某種信道傳輸?shù)男盘?hào)）的便于在某種信道傳輸?shù)男盘?hào)）的定式變化定式變化（制制）. 例：用低頻調(diào)制電壓去控制高頻載波信號(hào)的幅度n 為共享為共享信道資源或提高傳輸質(zhì)量（如：有些信道不適宜傳輸?shù)皖l

19、分量或直信道資源或提高傳輸質(zhì)量（如：有些信道不適宜傳輸?shù)皖l分量或直流分量。）需要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行流分量。）需要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制調(diào)制后傳輸。后傳輸。調(diào)制方法：基帶數(shù)字信號(hào)的幾種基本調(diào)制方法 n調(diào)幅(AM)：載波信號(hào)的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 幅移鍵控幅移鍵控 ASKASK（Amplitude Shift Keying Amplitude Shift Keying ）n調(diào)頻(FM)：載波信號(hào)的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。頻移鍵控頻移鍵控 FSKFSK （frequency shift keying frequency shift keying ）n調(diào)相(PM)：載波信號(hào)的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變

20、化。 相移鍵控相移鍵控 PSKPSK （Phase Shift Keying Phase Shift Keying ） 010011100數(shù)字信號(hào)1.調(diào)幅2.調(diào)頻3.調(diào)相數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)的ASK、 FSK、 PSK調(diào)調(diào)制方法是制方法是頻率搬移嗎？提高編碼效率的調(diào)制方法r(r, )n可供選擇的信號(hào) (碼元)有16種(圖中的16 個(gè)點(diǎn)），每個(gè)點(diǎn)(碼元)可用于表示16組4 bit二進(jìn)制數(shù)碼的其中一組 ，所以每碼元可傳輸4 bit二進(jìn)制數(shù)碼。16QAM信號(hào)的星座圖例2：16QAM (Quadrature Amplitude Modulation)正交幅度調(diào)制。例1： QPSK： （Quadrature

21、 Phase Shift Keying 正交相移鍵控)一種數(shù)字調(diào)制方式，簡(jiǎn)稱四相相移鍵控。 n可供選擇的信號(hào) (碼元)有4種(圖中的4 個(gè)點(diǎn)），每個(gè)點(diǎn)(碼元)可用于表示4組2 bit二進(jìn)制數(shù)碼的其中一組 ，所以每碼元可傳輸2 bit二進(jìn)制數(shù)碼。多態(tài)碼元信號(hào)的產(chǎn)生和辨別是提高編碼效率的技術(shù)要點(diǎn)QPSK信號(hào)的星座圖編碼+調(diào)制信道廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點(diǎn)廣義信道（調(diào)制信道）手機(jī)通信使用的是這樣的信道嗎？手機(jī)中的編碼器、調(diào)制器、載波器功能分別是什么？2.2.3 信道的極限速率 n實(shí)際信道，在傳輸信號(hào)時(shí)因多種干擾而產(chǎn)生失真。 n碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，信?hào)傳輸

22、的距離越遠(yuǎn)，信號(hào)波形的失真就越嚴(yán)重。 實(shí)際的信道電子白噪聲(內(nèi)噪聲) 、電磁干擾(外噪聲)，帶寬受限發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道電子白噪聲(內(nèi)噪聲) 、電磁干擾(外噪聲) ，帶寬受限接收信號(hào)波形輕度失真輕度失真重度失真重度失真限制信道傳輸速率的主要因素：（1）信道能夠通過(guò)的頻率范圍（2）信噪比n低通信道可以等幅衰減的通過(guò)從A點(diǎn)（低頻）到C點(diǎn)頻率的信號(hào)諧波。而超過(guò)頻率范圍的信號(hào)諧波會(huì)造成大幅衰減。n根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)公式，任何持續(xù)的數(shù)據(jù)信號(hào)，都可以被分解為正弦和余弦函數(shù)的n次諧波。n信號(hào)的電壓與噪聲電壓的比，常以 S/N S/N 表示，記為分貝（dBdB） 。n信噪比 = 10lo

23、g10log1010（S/N) S/N) （dBdB）信噪比應(yīng)該越高越好 理想信道的極限容量-奈奎斯特(Nyquist)的奈氏準(zhǔn)則n奈奎斯特推導(dǎo)出在理想(無(wú)噪聲)低通信道下的最高碼元傳輸速率公式: 碼元傳輸速率 = 2W Baud W：理想低通信道的帶寬, 赫(Hz);（其值與線纜類型及長(zhǎng)度有關(guān)） Baud：波特, 碼元傳輸速率的單位,1波特為每秒傳送1個(gè)碼元. 即：理想低通信道的最高碼元傳輸速率是2倍信道帶寬。n數(shù)據(jù)速率=2Wlog=2Wlog2 2(V)b/s (V)b/s V:信號(hào)的基本碼元狀態(tài)數(shù)（或離散級(jí)別數(shù)）n 表明：如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過(guò)的信號(hào)高頻分量也越多，那么就可以

24、用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。 n例：W=1000HzW=1000Hz 碼元率碼元率=2W=2000 =2W=2000 Baud A A信道數(shù)據(jù)速率信道數(shù)據(jù)速率 = 2Wlog= 2Wlog2 2(Va) (Va) =2000bps =2000bps B B信道數(shù)據(jù)速率信道數(shù)據(jù)速率 = 2Wlog= 2Wlog2 2(Vb) (Vb) =4000bps =4000bpsA A信道信道VaVa=2=2B B信道信道VbVb=4=4狀態(tài)數(shù)能很多嗎？噪音信道的極限容量-香農(nóng)(Shannon)定理n香農(nóng)定理用信號(hào)處理和信息理論等推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲（隨機(jī)熱噪聲）干擾的信道的極限信息傳

25、輸速率。n信道的極限信息傳輸速率 C 可表達(dá)為 C = W logC = W log2 2(1+S/N) b/s(1+S/N) b/s 或或 bpsbps nW：信道帶寬；nS ：為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；nN ：為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。n表明：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。例：通常音頻電話連接支持的頻率范圍為300Hz到3300Hz， 則：B=3300Hz300Hz=3000Hz， 而：一般鏈路典型的信噪比是30dB，即S/N=1000， 因此有：C=3000log2(1001)，近似等于30Kbps， 是該模擬電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器可達(dá)

26、到的速率極限， 如果:電話網(wǎng)絡(luò)的信噪比沒(méi)有改善或不使用壓縮方法， 調(diào)制解調(diào)器將達(dá)不到更高的速率。 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)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)無(wú)線電 電信領(lǐng)域使用在各種傳輸介質(zhì)的電磁波的頻譜傳輸

27、媒體：n 導(dǎo)向傳輸媒體有線媒體：雙絞線、同軸電纜、光纖n 非導(dǎo)向傳輸媒體無(wú)線媒體：大氣環(huán)境、宇宙環(huán)境2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體：信號(hào)傳輸受限于媒體(導(dǎo)體)路徑。雙絞線n結(jié)構(gòu)：把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來(lái)構(gòu)成基本單元(雙絞對(duì)) 。可由單個(gè)或多個(gè)雙絞對(duì)再絞合組成電纜。 n絞合可減少對(duì)相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。主要有：雙絞線、同軸電纜、光纖 雙絞線的類型按屏蔽方式分類按電氣特性（阻抗特性+傳輸特性）分類按應(yīng)用場(chǎng)合分類按線纜結(jié)構(gòu)規(guī)模分類n無(wú)屏蔽雙絞線 UTPn屏蔽雙絞線 STP n鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)n 3類 100 及其連接硬件 16Mbps n

28、4類 100 及其連接硬件 20Mbps n 5類 100 及其連接硬件 100Mbpsn 5e類100 及其連接硬件 100Mbpsn 6類 100 及其連接硬件 250Mbpsn 7類 100 及其連接硬件 600Mbps1,2,3,4,8,25,50,100,200,500對(duì)等室內(nèi)、室外(埋地電纜、架空電纜 、自承式電纜、垂直主干電纜)等無(wú)屏蔽雙絞線 UTP銅線聚氯乙烯 套層絕緣層銅芯 Conductor 絕緣層 Insulation 撕裂繩（可選） Rip Cord (optional) 護(hù)層 Jacket 5 5/ /5 5e e 類類 4 4 對(duì)對(duì) U UT TP P UTP雙絞線

29、電纜截面圖屏蔽雙絞線 STPSTP雙絞線電纜截面圖鋁箔鋁箔/金屬網(wǎng)獨(dú)立雙層屏蔽雙絞線金屬網(wǎng)獨(dú)立雙層屏蔽雙絞線鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)銅線聚氯乙烯套層鋁箔屏蔽層絕緣層不同雙絞線的比較EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)UTP類常用雙絞線EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)用途帶寬1類傳輸語(yǔ)音，不傳輸數(shù)據(jù) 2類語(yǔ)音傳輸最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸 1MHz3類語(yǔ)音傳輸最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸 16MHz 4類語(yǔ)音傳輸最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸 20MHz 5類語(yǔ)音傳輸最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸 100MHz 超5類語(yǔ)音傳輸傳輸1000 Mbps速率以下的數(shù)據(jù)。155MHz6類最高傳輸速率為1000

30、Mbps的數(shù)據(jù)傳輸200MHz，250MHz350MHz7類最高傳輸速率可10G=10000Mbps600MHz，1.2GHz雙絞線的典型應(yīng)用EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用3類IEEE802.5 令牌環(huán)IEEE802.3 10 BASE TIEEE802.12 100 BASE-VGIEEE802.3 10BASE T4ATM 51.84/25.92/12.96Mbps5類IEEE802.3：10 BASE-T 100BASE XT快速以太網(wǎng)ATM 155Mbps超5類(5E)IEEE802.3 ：100BASE XT 快速以太網(wǎng) 1000BASE-T 吉比特以太網(wǎng)6類IEEE802.3 ： 1000

31、BASE-T吉比特以太網(wǎng)7類可用于10吉比特以太網(wǎng)TCL PC101004 TYPE CAT 5e 24AWG/4PTS UTP 75OC 305M 2007.01.31線纜產(chǎn)品規(guī)格示例線纜產(chǎn)品規(guī)格示例雙絞線在10 Base-T以太網(wǎng)的應(yīng)用雙絞線雙絞線連接器RJ-45以HUB為中心的放射形結(jié)構(gòu)-星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)10 Base - T 以太網(wǎng)10兆(M)bps基帶數(shù)字信號(hào)雙絞線10Base-T以太網(wǎng)物理層的機(jī)械、功能、電氣、過(guò)程特性功能特性機(jī)械特性電氣特性過(guò)程特性全時(shí)段連接-即無(wú)需建立信道、釋放信道等過(guò)程插頭插座 雙絞線電纜的典型應(yīng)用 -10BASE-T &100BASE-TX電纜TIA/E

32、IA 568B 白橙-橙-白綠-藍(lán)-白藍(lán)-綠-白棕-棕TIA/EIA 568A 白綠-綠-白橙-藍(lán)-白藍(lán)-橙-白棕-棕以太網(wǎng)直通電纜-連接主機(jī)和HUB（交換機(jī)）以太網(wǎng)交叉電纜- HUB（交換機(jī)）相連、主機(jī)相連正確的連接器端接 關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)-雙絞線跳線制作n雙絞線線序EIA/TIA T568A標(biāo)準(zhǔn) T568B 標(biāo)準(zhǔn)T568A 白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白棕、棕 T568B 白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白棕、棕其他雙絞線連接器模塊配線架接線面板雙絞線連接器組網(wǎng)應(yīng)用示例+用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口連接接線面板到配線架接口跳線連接配線架的某接口到交換機(jī)的某接口網(wǎng)口模塊交換機(jī)配線架用跳線連接電腦

33、網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口用跳線連接電腦網(wǎng)口到接線面板網(wǎng)口以太網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)及相關(guān)特性同軸電纜n結(jié)構(gòu)：由兩根同軸心、相互絕緣的圓柱形金屬導(dǎo)體構(gòu)成基本單元(同軸對(duì))，可由單個(gè)或多個(gè)同軸對(duì)組成電纜。 編織線外導(dǎo)體/屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜應(yīng)用示例機(jī)械特性機(jī)械特性-BNC 連接器規(guī)范連接器規(guī)范電氣特性-曼徹斯特編碼規(guī)范過(guò)程特性全時(shí)段連接，即無(wú)需建立信道、釋放信道等過(guò)程 應(yīng)用示例 10 BASE - 2 以太網(wǎng)以太網(wǎng)功能特性功能特性2的含義：細(xì)電纜以太網(wǎng)每對(duì)端接器間電纜不超過(guò)200米內(nèi)、外導(dǎo)體分別傳輸差分正、反向信號(hào)。半雙工信道10兆(M)bps基帶數(shù)字信號(hào)T型

34、連接器型連接器BNC 連接器連接器細(xì)同軸電纜10BASE-2 細(xì)同軸電纜以太網(wǎng)組網(wǎng)示例以太網(wǎng)組網(wǎng)示例200米端接器端接器(BNC連接器連接器+50電阻電阻)現(xiàn)有12臺(tái)電腦，欲基于10BASE-2以太網(wǎng)技術(shù)連網(wǎng)，需要哪些連網(wǎng)器件？各需多少？插在計(jì)算機(jī)中插在計(jì)算機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)接口卡的網(wǎng)絡(luò)接口卡粗同軸電纜粗纜總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)粗纜總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)10BASE510BASE5主機(jī)箱主機(jī)箱收發(fā)器電纜收發(fā)器電纜網(wǎng)卡網(wǎng)卡插入式插入式分接頭分接頭 MAUMDI保護(hù)外層保護(hù)外層外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器收發(fā)器AUI接口接口DB-15連接器連接器10BASE 5粗同軸電纜粗同軸電纜總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)示例

35、以太網(wǎng)示例此處的“5”指示何意？MDI媒體相關(guān)接口MAU媒體訪問(wèn)單元AUI訪問(wèn)單元接口10Base-2與與10BASE 5混合組網(wǎng)示例混合組網(wǎng)示例10Base-T與與10BASE 5混合組網(wǎng)示例混合組網(wǎng)示例光纖光纖：光導(dǎo)纖維，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具 結(jié)構(gòu)：常用一對(duì)光纖構(gòu)成基本單元，可由單個(gè)或多個(gè)基本單元組成光纜。 特點(diǎn)：低損耗、高帶寬、高抗擾、無(wú)輻射、體積小、重量輕特點(diǎn)：低損耗、高帶寬、高抗擾、無(wú)輻射、體積小、重量輕雙絞線和同軸電纜的性能呢？光纖結(jié)構(gòu)示例：光纖用填充物阻水層（熱熔膠）松套管鋼絲加強(qiáng)件光纖鎧裝層PE護(hù)套中心束管式光纜9芯光纜2芯光纜光纖

36、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瓷湔凵浣侨肷浣?包層（低折射率的媒體） 纖芯（高折射率的媒體） 包層纖芯光纖的電磁波衰減特性三個(gè)在纖芯中傳輸呈現(xiàn)較低衰減的紅外區(qū)域的電磁波段(以0.85m、1.30m、1.55m為中心波長(zhǎng)的波段)區(qū)域稱為低損耗區(qū)域（低損耗窗口）1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km1550 nm : 0.2 0.3dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km傳輸損耗光纖的通信容量n目前光纖通信所用光波的波長(zhǎng)范圍為0.82.0 ，屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。其中0.81.0 稱為短波長(zhǎng)段，1.02.0 稱為長(zhǎng)波長(zhǎng)段。

37、n光在真空中的傳播速度約為3108M/S ，根據(jù)波長(zhǎng) 、頻率 和光速 之間的關(guān)系式 : 可計(jì)算出電磁波的頻率范圍。對(duì)應(yīng)光纖通信所用光波的波長(zhǎng)范圍頻率范圍為 。 200000GHzn可見(jiàn)光纖通信所用光波的頻率是非常高的。光纖通信具有其他通信無(wú)法比擬的巨大的通信容量。n 目前單個(gè)光源的帶寬只占了其中很小的一部分：(在多模光纖約幾百兆赫，在單模光纖可達(dá)10GHz以上)。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單模：8/125m，9/125m，10/125m 多模：50/125m，歐標(biāo) 62.5/125m，美標(biāo)常見(jiàn)的光纖連接器直通式光纖連接器直通式光纖連接器 (ST) ： 一種很常一種很常見(jiàn)

38、的刺刀型連接器，見(jiàn)的刺刀型連接器，廣泛用于多模光纖。廣泛用于多模光纖。用戶連接器用戶連接器 (SC) ：一種使用推拉機(jī)制確一種使用推拉機(jī)制確保正面插入的連接器。保正面插入的連接器。此類連接器廣泛用于此類連接器廣泛用于單模光纖。單模光纖。朗訊連接器朗訊連接器 (LC) ： 一種廣泛用于單模一種廣泛用于單模光纖且支持多模光光纖且支持多模光纖的小型連接器。纖的小型連接器。ST光纖耦合器（適配器）光纖連接器與光纖配線架（箱）光纖配線架（箱）光纖連網(wǎng)應(yīng)用示例A樓B樓以太網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)及相關(guān)特性網(wǎng)絡(luò)工程任務(wù)之一：結(jié)構(gòu)化布線n結(jié)構(gòu)化布線是使用一套標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件（結(jié)），按照標(biāo)準(zhǔn)的連接方法(構(gòu)）實(shí)現(xiàn)一座辦公大樓或

39、樓群中安裝網(wǎng)絡(luò)傳輸線路（布線）。n結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的構(gòu)件包括布置在樓群中的所有電纜及各種連接配件。結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)化化 、模模塊塊化化 、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化、化、結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是一個(gè)模塊化的系統(tǒng)易設(shè)計(jì)、易施工、易管理、易擴(kuò)展、易兼容、易使用易設(shè)計(jì)、易施工、易管理、易擴(kuò)展、易兼容、易使用結(jié)構(gòu)化布線-是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)n國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：（1）建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB/T 50311-2007) （2）建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范(GB/T 50312-2007) （3）電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)定GB50174-93（4）計(jì)算機(jī)場(chǎng)地技術(shù)要求GB 2887-2000（5）計(jì)算機(jī)場(chǎng)站安全要求GB 9361-

40、88 （6）高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045-95(1997年版)（7）建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50057-94（8）建筑室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50222-95（9）建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87 等n國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：1. 商業(yè)建筑物的電信布線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 568；2. 商業(yè)大樓電信路徑和空間標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 569；3. 住宅和小型商業(yè)電信連線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 570；4. 商業(yè)大樓電信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)管理標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA 606；5. 商業(yè)大樓通信接地和屏蔽接地要求EIA/TIA 607； 等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖工作區(qū)

41、子系統(tǒng) 工作區(qū)子系統(tǒng)工作區(qū)子系統(tǒng) 工作區(qū)子系統(tǒng)：由信息插座和延伸到終端設(shè)備的連接線纜、適配器組成，實(shí)現(xiàn)將用戶終端設(shè)備有效的與網(wǎng)絡(luò)連接的功能。水平子系統(tǒng) 水水 平平 子子 系系 統(tǒng)統(tǒng) 由樓層配線間/架（FD)至工作區(qū)信息插座（IO）之間的線纜、轉(zhuǎn)接點(diǎn)及配套設(shè)施組成。干線（垂直）子系統(tǒng)干線（垂直）子系統(tǒng)每個(gè)建筑物內(nèi)主交換/配線間/架（BD)與樓層交換/配線間/架（FD) 之間的線纜及配套設(shè)施組成。管理子系統(tǒng)n按一定模式實(shí)現(xiàn)在主交換/配線間/架（BD）、樓層交換/配線間/架（FD）、工作區(qū)的管理、交叉連接和標(biāo)識(shí)等設(shè)備間子系統(tǒng)n設(shè)備間:集中放置電信設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的場(chǎng)所。n設(shè)備間子系統(tǒng):由BD、F

42、D設(shè)備、相關(guān)電纜以及配套設(shè)施（比如支撐裝置）組成，用于互聯(lián)設(shè)備間的各類設(shè)備。管道管道機(jī)房設(shè)備機(jī)房設(shè)備設(shè)備電纜設(shè)備電纜線纜線纜配線架配線架建筑群干線子系統(tǒng)由樓群配線架（CD）與其他建筑物的BD之間的線纜及配套設(shè)施組成，構(gòu)成園區(qū)樓宇的統(tǒng)一布線系統(tǒng)和一致的電信出/入口。 建筑群子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng) M C IC H C H C H C H C W A W A W A W A E R 第1 層 干 線 拓 樸 結(jié) 構(gòu) 的 第2 層 中 間E R 第2 層 干 線 主 干 布 線 水 平 布 線 T C T C T C T C A B CC 結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)模式BD FD FD FD To To

43、To To To To 公用通信網(wǎng) 建筑物配線架 樓層配線架 To To To 主主( (總總) )配線架配線架 分配線架分配線架 中間交叉配線架中間交叉配線架 信息插座信息插座 MDF IDF ICF IOMDF IDF ICF IO結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng) L1 L2 L3 L4 CD BD1 BD3 FD1 FD2 FD3 FD4 To 建筑群配線架 BD2 樓層配線架 建筑物配線架 To To To To To 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖一個(gè)結(jié)構(gòu)化布線方案設(shè)計(jì)示例-物理布線設(shè)計(jì)草圖這個(gè)圖規(guī)范嗎？怎樣才是規(guī)范的？布線設(shè)計(jì)例題-1n已知某建筑物其中一樓層采用光纖到桌

44、面的布線方案，該樓層共有40個(gè)光纖點(diǎn)，每個(gè)光纖信息點(diǎn)均布設(shè)一根室內(nèi)2芯多模光纖至建筑物的設(shè)備間，請(qǐng)問(wèn)設(shè)備間的機(jī)柜內(nèi)應(yīng)選用何種規(guī)格的IBDN光纖配線架？數(shù)量多少？需要訂購(gòu)多少個(gè)光纖耦合器？n提示：IBDN光纖配線架的規(guī)格為12口、24口、48口。n解答：解答： 根據(jù)題目得知共有40個(gè)光纖信息點(diǎn)，由于每個(gè)光纖信息點(diǎn)需要連接一根雙芯光纖，因此設(shè)備間配備的光纖配線架應(yīng)提供不少于80個(gè)接口，考慮網(wǎng)絡(luò)以后的擴(kuò)展，可以選用3個(gè)24口的光纖配線架和1個(gè)12口的光纖配線架。光纖配線架配備的耦合器數(shù)量與需要連接的光纖芯數(shù)相等，即為80個(gè)。布線設(shè)計(jì)例題-2n已知某校園網(wǎng)分為三個(gè)片區(qū)，各片區(qū)機(jī)房需要布設(shè)一根24芯的單

45、模光纖至網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，以構(gòu)成校園網(wǎng)的光纖骨干網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)管中心機(jī)房為管理好這些光纜應(yīng)配備何種規(guī)格的光纖配線架？數(shù)量多少？光纖耦合器多少個(gè)？需要訂購(gòu)多少根光纖跳線？n解答：解答：（1）根據(jù)題目得知各片區(qū)的三根光纖合在一起總共有72根纖芯，因此網(wǎng)管中心的光纖配線架應(yīng)提供不少于72個(gè)接口。（2）由以上接口數(shù)可知網(wǎng)管中心應(yīng)配備24口的光纖配線架3個(gè)。（3）光纖配線架配備的耦合器數(shù)量與需要連接的光纖芯數(shù)相等，即為72個(gè)。（4）光纖跳線用于連接光纖配線架耦合器與交換機(jī)光纖接口，因此光纖跳線數(shù)量與耦合器數(shù)量相等，即為72根。2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體-無(wú)線媒體n信號(hào)傳輸不像銅介質(zhì)和光纖介質(zhì)那樣受限于媒體（導(dǎo)體）

46、路徑。信號(hào)傳輸不像銅介質(zhì)和光纖介質(zhì)那樣受限于媒體（導(dǎo)體）路徑。n信號(hào)形式：信號(hào)形式：無(wú)線電無(wú)線電微波微波紅外線紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星衛(wèi)星地面微波地面微波 調(diào)幅調(diào)幅無(wú)線電無(wú)線電 調(diào)頻調(diào)頻無(wú)線電無(wú)線電 海事海事無(wú)線電無(wú)線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)移動(dòng)無(wú)線電無(wú)線電 無(wú)線信號(hào)頻率、波長(zhǎng)和

47、通信速率（信道容量）n已知：f=c 3108M/S 光速 是電磁波信號(hào)的波長(zhǎng)， f是頻率 的單位是m， f的單位Hz n另： f=c/ ,兩邊對(duì)求微分 df/d =-c / 2 ， 用有限差分代替微分，且只看絕對(duì)值， 有 f=c/ 2 n設(shè)=1.310-6m 即1.30m 或1300nm， =0.1710-6m 可得 f 30THz， 若編碼率為8位/Hz, 則數(shù)據(jù)傳輸速率=240Tbps調(diào)研并計(jì)算一個(gè)你在用的無(wú)線通信系統(tǒng)的的通信容量？無(wú)線信道的特點(diǎn)n頻譜資源有限：雖然可供通信用的無(wú)線頻譜從數(shù)十MHz到數(shù)十GHz，但由于無(wú)線頻譜在各個(gè)國(guó)家都是一種被嚴(yán)格管制使用的資源，因此對(duì)于某個(gè)特定的通信系統(tǒng)

48、來(lái)說(shuō)，頻譜資源是非常有限的。n傳播環(huán)境復(fù)雜：電磁波在無(wú)線信道中傳播會(huì)存在多種傳播機(jī)制，這會(huì)使得接收端的信號(hào)處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，接收信號(hào)的幅度、頻率、相位等均可能處于不斷變化之中。n存在多種干擾：電磁波在空氣中的傳播處于一個(gè)開(kāi)放環(huán)境之中，而很多的工業(yè)設(shè)備或民用設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這就對(duì)相同頻率的有用信號(hào)的傳播形成了干擾。同一通信系統(tǒng)內(nèi)不同信道間的隔離度不夠還會(huì)引入鄰道干擾。n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮幱诓粩嗟淖兓校簾o(wú)線通信產(chǎn)生的一個(gè)重要原因是可以使用戶自由的移動(dòng)。同一系統(tǒng)中處于不同位置的用戶、以及同一用戶的移動(dòng)行為，都會(huì)使得在同一移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在著不同的傳播路徑，并進(jìn)一步會(huì)產(chǎn)生信號(hào)在不同傳播路徑之間的干擾

49、。此外，近年來(lái)興起的自組織（ad-hoc）網(wǎng)絡(luò)，更是具有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)同時(shí)移動(dòng)的特點(diǎn)，也會(huì)對(duì)無(wú)線信道的研究產(chǎn)生新的影響。典型無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)nIEEE 802.11 一種無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)標(biāo)準(zhǔn)， IEEE 802.11b也稱為 Wi-Fi。nIEEE 802.15 一種無(wú)線個(gè)域網(wǎng) (WPAN) 標(biāo)準(zhǔn)，常稱為“藍(lán)芽“。nIEEE 802.16 一種無(wú)線城域網(wǎng)(WMAN)，常稱為 WiMAX（微波接入全球互通），提供無(wú)線寬帶接入。n全球移動(dòng)通信系統(tǒng) (GSM) - 包括通用分組無(wú)線業(yè)務(wù) (GPRS) 協(xié)議的物理層規(guī)范，提供通過(guò)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。n3G-第三代移動(dòng)通信技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)傳

50、輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息。 nZigbeeIEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。 n紅外線（IR）-波長(zhǎng)為900納米左右的近紅外線。-通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā)。典型無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN) 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11工作頻段 2.4 ，速度高達(dá) 2Mbit/s 。 IEEE 802.11b - 工作頻段 2.4 GHz,速度高達(dá) 11 Mbps.比基于 802.11a 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備有更好的透過(guò)建筑物的能力。IEEE 802.11g - 工作頻段 2.4 GHz，速度高達(dá)

51、54 Mbps。與 802.11b工作在相同的射頻范圍內(nèi)。IEEE 802.11a - 工作頻段 5 GHz，速度高達(dá) 54 Mbps。不能和基于 802.11b 和 802.11g 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備互操作。IEEE 802.11n 標(biāo)準(zhǔn)正在起草中。提議的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻率為 2.4 Ghz 或 5 GHz。預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)速率為 100 Mbps 至 210 Mbps。 與IEEE 802.11a一樣因工作頻率較高，它的覆蓋面積較小、透過(guò)建筑物的效率較低。吸頂天線天線 AP無(wú)線網(wǎng)卡2.4GHz ISM(Industrial Scientific Medical) 頻段免許可頻段2.4 GHz 頻段(802.11

52、b/g)子信道劃分信道信道頻率頻率(MHz)中國(guó)中國(guó)美美/加加歐歐日日澳大利亞澳大利亞以色列以色列12412（24012423）是是是是是否22417是是是是是否32422是是是是是是42427是是是是是是52432（24212443）是是是是是是62437（24262448）是是是是是是72442是是是是是是82447是是是是是是92452（24422464）是是是是是是102457是是是是是否112462（24512473）是是是是是否122467（24562478）是否是是是否132472（24612483）是否是是是否142484否否否802.11b only否否我國(guó)開(kāi)放的2.4GHz

53、頻段和國(guó)外一致，為2.4-2.4835GHz每一個(gè)信道的常用帶寬802.11b是22MHz，802.11g是的20MHz 2.4 GHz 頻段(802.11b/g)信道的不重疊應(yīng)用部署理想的802.11b信號(hào)偏離信道中心11MHz信號(hào)功率減少30dB左右，偏離22MHz，減少50dB。 可選用的信道選擇重疊能量非常小 “非重疊”信道，例：1、6和11信道3個(gè)不重疊應(yīng)用部署信道的頻率重疊5.8 GHz頻段(802.11a)子信道劃分802.11a工作在寬松的5GHz頻段，美國(guó): (5.155.825GHz), 歐洲: (5.155.825GHz), 中國(guó): (5.7255.85GHz) 。Cha

54、nnelChannelFrequency rangeFrequency rangeCentral FrequencyCentral Frequency5 5 8 18 13 3 2 2信道示例信道信道頻率頻率(MHz)美國(guó)美國(guó)歐洲歐洲中國(guó)中國(guó)20 MHz20 MHz20 MHz365180是是否385190否否否405200是是否425210否否否445220是是否465230否否否485240是是否525260是是否565280是是否605300是是否645320是是否1005500是是否1045520是是否1085540是是否1125560是是否1165580是是否1205600是是否12

55、45620是是否1285640是是否1325660是是否1365680是是否1405700是是否1495745是否是1535765是否是1575785是否是1615805是否是1655825是否是802.11 a/b/g比較協(xié)議信道最大帶寬頻段干擾能耗距離穿透性不重疊頻帶802.112M bps2.4G多較小較遠(yuǎn)較強(qiáng)3802.11a54M bps5.8G少較大較短較差12(不盡一致）802.11b 11M bps2.4G多較小較遠(yuǎn)較強(qiáng)3802.11g54M bps2.4G多中中中3局域網(wǎng)IEEE802體系結(jié)構(gòu)模型與IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn) 無(wú)線局域網(wǎng)物理層結(jié)構(gòu)模型PLS=物理信令 PMA=物理媒

56、體連接 MAU=媒體連接單元 MDI=媒體相關(guān)接口 另例：IEEE802.3 物理層 IEEE802.11 物理層 PLCPPLCP(物理層會(huì)聚過(guò)程子層)負(fù)責(zé)與MAC層交換數(shù)據(jù)幀，將MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元MPDU封裝成PLCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元PPDU。PMDPMD(物理介質(zhì)依賴子層)負(fù)責(zé)通過(guò)無(wú)線信道收發(fā)數(shù)據(jù)幀。802.11b物理層PMD 子層信號(hào)傳輸n802.11bPLCP 子層的SIGNAL字段取值所指示的不同速率及對(duì)應(yīng)的調(diào)制方式。加擾：使二進(jìn)制數(shù)據(jù)幀不具有連續(xù)的1或0序列。DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum直接序列擴(kuò)頻。一種擴(kuò)頻通信技術(shù)，將原來(lái)較高功率、較窄

57、的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率，以在無(wú)線通信領(lǐng)域獲得令人滿意的抗噪聲干擾性能。DBPSK ： Differentially coherent Binary Phase Shift Keying，差分相干二進(jìn)制相移鍵控 DQPSK：Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying，四相相對(duì)相移鍵控 CCK：complementary code keying補(bǔ)碼鍵控調(diào)制：根據(jù)SIGNAL 字段中的值選擇相應(yīng)的將二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成可以在ISM 信道上傳送的載波信號(hào)。無(wú)線 LAN(WLAN)組網(wǎng)示例基于基站（AP)的組網(wǎng)Ad-Hoc 對(duì)等-自主式

58、組網(wǎng)WLAN組網(wǎng)的物理層（信道）部署要點(diǎn)： 覆蓋設(shè)計(jì)無(wú)盲點(diǎn)區(qū)域 頻率規(guī)劃無(wú)重疊信道 容量規(guī)劃每接入點(diǎn)用戶WLAN物理信號(hào)覆蓋方式室內(nèi)覆蓋：?jiǎn)为?dú)建設(shè)方式室內(nèi)覆蓋：共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式WLAN物理信號(hào)覆蓋方式室外覆蓋：室外型AP覆蓋方式。 WLAN物理信號(hào)覆蓋方式WLAN物理信號(hào)覆蓋方式室外覆蓋：Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式。共享信道2.4 （信道）復(fù)用技術(shù)n信道復(fù)用技術(shù)：就是按照一定的規(guī)律，在同一物理信道（無(wú)線或有線信道）中構(gòu)建多個(gè)子信道傳輸多路信號(hào)的技術(shù) 。A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用n “復(fù)用”是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)，合并為一個(gè)可在同一信道上同時(shí)傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)，共用信道資源的方法。

59、在收端將各個(gè)信號(hào)進(jìn)行分接n信道復(fù)用技術(shù)的種類l頻分多路復(fù)用（FDM）l時(shí)分多路復(fù)用（TDM）l波分多路復(fù)用（WDM）l碼分多路復(fù)用（CDM）l空分多路復(fù)用（SDM）在發(fā)端將各個(gè)信號(hào)進(jìn)行復(fù)接n信道復(fù)用技術(shù)用于提高傳輸網(wǎng)信道資源共享分配利用率頻分復(fù)用 FDM (Frequency Division Multiplexing)n頻分復(fù)用技術(shù)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶(或稱子信道)，每個(gè)子頻帶為一子信道，每個(gè)子信道傳輸1路信號(hào)。 n所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)可以同時(shí)并行的工作，信源各自同時(shí)占用不同的帶寬資源。n信源在分配到一定頻帶的子信道后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)子信道頻帶。頻率

60、1頻率 2頻率 3FDM頻分復(fù)用原理圖示 n時(shí)分復(fù)用技術(shù)是將按時(shí)間劃分為一段段時(shí)隙分配給多個(gè)信源，實(shí)現(xiàn)信道共享。 -時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）。n每個(gè)信道有確定數(shù)量和序號(hào)的時(shí)隙，構(gòu)成TDM 幀，每一個(gè)信源在每一個(gè) TDM 幀中分配并占用固定序號(hào)的時(shí)隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。nTDM幀周期性出現(xiàn)，每一個(gè)信源在TDM幀中所占用的時(shí)隙也周期性出現(xiàn)。n時(shí)分復(fù)用信源是在不同的時(shí)間占用同樣的帶寬資源。n時(shí)分復(fù)用技術(shù)因時(shí)隙事先分配且固定不變，也叫同步/靜態(tài)時(shí)分復(fù)用。頻率時(shí)間B C DB C DB C DB C DAAAAA 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TDM (Time