計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用2

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用第第2 2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 2.1 基本概念基本概念2.2 2.2 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論2.3 2.3 傳輸媒體傳輸媒體2.4 2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.5 2.5 多路復(fù)用多路復(fù)用2.6 2.6 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.7 2.7 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器2.1 基本概念基本概念u數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。u沒有數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，就沒有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)沒有數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，就沒有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的今天。的今天。u本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹數(shù)字通信的一些基本概念。本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹數(shù)字通信的一些基本概念。2

2、.1.1 2.1.1 基本概念基本概念2.1.2 2.1.2 模擬通信模擬通信2.1.3 2.1.3 數(shù)字通信數(shù)字通信2.1.1基本概念基本概念(1)p數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)(Data)：運(yùn)送信息的實(shí)體。運(yùn)送信息的實(shí)體。p信息信息(Information)(Information)：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。p信號(hào)信號(hào)(Signal)(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼數(shù)據(jù)的物理量編碼( (通常為電磁編碼通常為電磁編碼) )，數(shù)據(jù)以信，數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。號(hào)的形式傳播。-模擬信號(hào)模擬信號(hào): :是連續(xù)變化的電磁波，它可以在各種媒體上傳輸與是連續(xù)變化的電磁波，它可以在各種媒體上傳輸與頻

3、率有關(guān)。即連續(xù)的信號(hào)，如話音信號(hào)和廣播電視信號(hào)。頻率有關(guān)。即連續(xù)的信號(hào)，如話音信號(hào)和廣播電視信號(hào)。-數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào): :是一串相繼的電壓脈沖，它能在導(dǎo)線上傳播。即離是一串相繼的電壓脈沖，它能在導(dǎo)線上傳播。即離散的信號(hào)，如計(jì)算機(jī)通信所用的二進(jìn)制代碼散的信號(hào)，如計(jì)算機(jī)通信所用的二進(jìn)制代碼1 1和和0 0組成的信號(hào)。組成的信號(hào)。tta) 模擬信號(hào)b) 數(shù)字信號(hào)2.1.1基本概念基本概念(2)p信道信道(channel):(channel):一般用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。一般用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。p一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。一個(gè)信道一條通信電路往往包含一

4、條發(fā)送信道和一條接收信道。一個(gè)信道可以看成是一條電路的邏輯部件?？梢钥闯墒且粭l電路的邏輯部件。p信道上傳送的信號(hào)有信道上傳送的信號(hào)有基帶信號(hào)基帶信號(hào)和和寬帶信號(hào)寬帶信號(hào)之分。之分。p基帶基帶(Base band)(Base band)與寬帶與寬帶( (Broad band)Broad band)-基帶基帶(baseband)(baseband)信號(hào)信號(hào): :就是將數(shù)字信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)1 1或或0 0直接用兩種不同的直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。 -寬帶寬帶(broadband)(broadband)信號(hào)信號(hào): :則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形

5、成的則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻頻分復(fù)用分復(fù)用模擬信號(hào)?；鶐盘?hào)進(jìn)行調(diào)制后，其頻譜搬移到較高的模擬信號(hào)?；鶐盘?hào)進(jìn)行調(diào)制后，其頻譜搬移到較高的頻率處。由于每一路基帶信號(hào)的頻譜被搬移到不同的頻段，這頻率處。由于每一路基帶信號(hào)的頻譜被搬移到不同的頻段，這樣做就可以在一條電纜中同時(shí)傳送許多路的數(shù)字信號(hào)，因而提樣做就可以在一條電纜中同時(shí)傳送許多路的數(shù)字信號(hào)，因而提高了線路的利用率。高了線路的利用率。2.1.1基本概念基本概念 (3)p通信的雙方信息通信的雙方信息交互的方式交互的方式：-單向通信單向通信( (單工通信單工通信):):只能有一個(gè)方向的通信而沒有反只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。

6、方向的交互。（無線電廣播）（無線電廣播）-雙向交替通信雙向交替通信( (半雙工通信半雙工通信):):通信的雙方都可以發(fā)送信通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送息，但不能同時(shí)發(fā)送( (也不能同時(shí)接收也不能同時(shí)接收) )。（對(duì)講機(jī)）（對(duì)講機(jī)）-雙向同時(shí)通信雙向同時(shí)通信( (全雙工通信全雙工通信):):通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。和接收信息。（電話）（電話） 2.1.1基本概念基本概念(4)u 帶寬帶寬(bandwidth(bandwidth） 信號(hào)中的大部分能量都集中在一個(gè)相對(duì)較窄的頻帶范圍之信號(hào)中的大部分能量都集中在一個(gè)相對(duì)較窄的頻帶范圍之內(nèi)，我們將信號(hào)大部分能量

7、集中的那段頻帶稱為內(nèi)，我們將信號(hào)大部分能量集中的那段頻帶稱為有效帶寬有效帶寬（指信號(hào)具有的頻帶寬度），簡(jiǎn)稱帶寬。（指信號(hào)具有的頻帶寬度），簡(jiǎn)稱帶寬。 以前通信線路主要是傳送模擬信號(hào)，所以是用以前通信線路主要是傳送模擬信號(hào)，所以是用頻率頻率的單位的單位來衡量，如，來衡量，如，HzHz、kHzkHz、MHzMHz等。等。 現(xiàn)在線路都用來傳送數(shù)字信號(hào)，所以，帶寬用在通信鏈路現(xiàn)在線路都用來傳送數(shù)字信號(hào)，所以，帶寬用在通信鏈路上能夠傳送數(shù)字信號(hào)的速率來衡量，也稱為比特率、通信上能夠傳送數(shù)字信號(hào)的速率來衡量，也稱為比特率、通信速率、數(shù)據(jù)速率、數(shù)據(jù)( (傳輸傳輸) )率。率。 帶寬單位：帶寬單位：bit/s

8、(bps)bit/s(bps)，kbit/skbit/s，Mbit/sMbit/s，Gbit/sGbit/s2.1.1基本概念基本概念(5)u 時(shí)延時(shí)延 信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間 時(shí)延時(shí)延= =傳播時(shí)延傳播時(shí)延+ +發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延+ +排隊(duì)時(shí)延排隊(duì)時(shí)延 傳播時(shí)延傳播時(shí)延= =信道長度信道長度/ /電磁波在信道的傳播速率電磁波在信道的傳播速率 發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延= =數(shù)據(jù)位數(shù)數(shù)據(jù)位數(shù)/ /信道帶寬信道帶寬 排隊(duì)時(shí)延排隊(duì)時(shí)延= =數(shù)據(jù)在中間結(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間數(shù)據(jù)在中間結(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間 時(shí)延帶寬乘積時(shí)延帶寬乘積 某一鏈路所能容納的比特?cái)?shù)某

9、一鏈路所能容納的比特?cái)?shù) 時(shí)延帶寬乘積時(shí)延帶寬乘積= =帶寬帶寬傳播時(shí)延傳播時(shí)延 例如，某鏈路的時(shí)延帶寬乘積為例如，某鏈路的時(shí)延帶寬乘積為100100萬比特，這意味著第一個(gè)比特萬比特，這意味著第一個(gè)比特到達(dá)目的端時(shí)，源端已發(fā)送了到達(dá)目的端時(shí)，源端已發(fā)送了100100萬比特。萬比特。鏈路帶寬傳播時(shí)延體積=時(shí)延帶寬乘積 往返時(shí)延往返時(shí)延RTT (Round-Trip Time) 從源端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到源端收到目的端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時(shí)間從源端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到源端收到目的端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時(shí)間 RTT2RTT2傳播時(shí)延傳播時(shí)延2.1.1基本概念基本概念(5)2.1.2 通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型p通信的三個(gè)要

10、素：通信的三個(gè)要素：信源信源、信宿信宿和和信道信道p數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成：-傳輸系統(tǒng)：傳輸系統(tǒng)：傳輸線路和傳輸設(shè)備(調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、交換機(jī)、路由器等)-源系統(tǒng)：源系統(tǒng)：源站+發(fā)送器-目的系統(tǒng)：目的系統(tǒng)：目的站+接收器噪聲噪聲信源信源發(fā)送器發(fā)送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)2.1.3 模擬通信模擬通信p模擬通信模擬通信: :利用模擬信號(hào)來傳遞消息，如，廣播、電視。利用模擬信號(hào)來傳遞消息，如，廣播、電視。p模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng): :通常由通常由信源信源、調(diào)制器調(diào)制器、信道、解調(diào)器信道、解調(diào)器、信宿信宿以及以及噪噪聲源聲源組成。組成。-信源信

11、源所產(chǎn)生的模擬信號(hào)一般都要經(jīng)過調(diào)制再通過信道傳輸。所產(chǎn)生的模擬信號(hào)一般都要經(jīng)過調(diào)制再通過信道傳輸。-調(diào)制器調(diào)制器是用發(fā)送的消息對(duì)載波的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制的設(shè)備。是用發(fā)送的消息對(duì)載波的某個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制的設(shè)備。-解調(diào)器解調(diào)器是實(shí)現(xiàn)上述過程逆變換的設(shè)備。是實(shí)現(xiàn)上述過程逆變換的設(shè)備。-噪聲源噪聲源包括了影響該系統(tǒng)的所有噪聲，如脈沖噪聲（天電噪聲包括了影響該系統(tǒng)的所有噪聲，如脈沖噪聲（天電噪聲、工業(yè)噪聲等）和隨機(jī)噪聲（信道噪聲、發(fā)送設(shè)備噪聲、接收設(shè)、工業(yè)噪聲等）和隨機(jī)噪聲（信道噪聲、發(fā)送設(shè)備噪聲、接收設(shè)備噪聲等）。備噪聲等）。信源信源調(diào)制器調(diào)制器信道信道信宿信宿解制器解制器噪聲源噪聲源2.1.4 數(shù)字通信

12、數(shù)字通信p數(shù)字通信數(shù)字通信: :利用數(shù)字信號(hào)來傳遞消息。如計(jì)算機(jī)通信和數(shù)字電視。利用數(shù)字信號(hào)來傳遞消息。如計(jì)算機(jī)通信和數(shù)字電視。p數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)：由由信源信源、信源編碼器信源編碼器、信道編碼器信道編碼器、調(diào)制器調(diào)制器、信道信道、解調(diào)解調(diào)器器、信道譯碼器信道譯碼器、信源譯碼器信源譯碼器、信宿信宿、噪聲源噪聲源以及以及發(fā)送端和接收端時(shí)鐘同步發(fā)送端和接收端時(shí)鐘同步組成。組成。-信源編碼器信源編碼器對(duì)模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。而對(duì)模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。而信源譯碼信源譯碼則是信源編碼的逆則是信源編碼的逆過程。過程。-信道編碼：信道編碼：可自動(dòng)地檢測(cè)出錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤；可自動(dòng)地檢測(cè)出錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)

13、誤；信道譯碼信道譯碼則是信道編碼的則是信道編碼的逆變換。逆變換。-調(diào)制器調(diào)制器是為了與采用的信道相匹配，將基帶信號(hào)經(jīng)過調(diào)制變換成寬帶信是為了與采用的信道相匹配，將基帶信號(hào)經(jīng)過調(diào)制變換成寬帶信號(hào)再傳輸；而號(hào)再傳輸；而解調(diào)解調(diào)則是調(diào)制的逆過程。則是調(diào)制的逆過程。-為了保證接收端正確接收數(shù)據(jù)，接收端的接收時(shí)鐘必須與發(fā)送端的發(fā)送為了保證接收端正確接收數(shù)據(jù)，接收端的接收時(shí)鐘必須與發(fā)送端的發(fā)送時(shí)鐘保持同步。時(shí)鐘保持同步。信源信源信源編碼器信源編碼器信宿信宿信道編碼器信道編碼器調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器信道解碼器信道解碼器信源譯碼器信源譯碼器噪聲源噪聲源發(fā)送時(shí)鐘同步發(fā)送時(shí)鐘同步接受時(shí)鐘同步接受時(shí)鐘同步

14、數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的特點(diǎn)p抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng); ;p可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信; ;p能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù); ;p能實(shí)現(xiàn)高保密通信能實(shí)現(xiàn)高保密通信; ;p通信設(shè)備的集成化和微型化通信設(shè)備的集成化和微型化; ;p數(shù)字通信的缺點(diǎn)：數(shù)字通信的缺點(diǎn)：最大缺點(diǎn)是占用的頻帶寬最大缺點(diǎn)是占用的頻帶寬。( (一路模擬電話占用一路模擬電話占用4KHZ4KHZ信道的帶寬，而一信道的帶寬，而一路數(shù)字電話占用路數(shù)字電話占用64kHZ64kHZ信道的帶寬信道的帶寬) )2.2 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)理論p比特比特(bit)(bit)：信息量的單位。比特率為每

15、秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位個(gè)數(shù)。信息量的單位。比特率為每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位個(gè)數(shù)。p碼元碼元(Code Cell)(Code Cell)：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。p碼元傳輸速率碼元傳輸速率: :每秒傳多少個(gè)碼元。它的速率單位是波特每秒傳多少個(gè)碼元。它的速率單位是波特(Baud)(Baud)，也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。p無噪聲信道上的最高碼元傳輸速率無噪聲信道上的最高碼元傳輸速率遵循奈奎斯特遵循奈奎斯特(Nyquist)(Nyquist)公式：公式： C = 2WlogC = 2Wlog2 2V b/sV b/s -W W為信道的帶

16、寬（以為信道的帶寬（以HzHz為單位）；為單位）；-V V為某給定時(shí)刻數(shù)字信號(hào)的可能取的離散值的個(gè)數(shù)。為某給定時(shí)刻數(shù)字信號(hào)的可能取的離散值的個(gè)數(shù)。p有噪聲信道的極限信息傳輸速率有噪聲信道的極限信息傳輸速率遵循香農(nóng)遵循香農(nóng)(Shannon)(Shannon)公式：公式： C = WlogC = Wlog2 2(1+S/N) b/s(1+S/N) b/s -W W為信道的帶寬（以為信道的帶寬（以HzHz為單位）；為單位）；-S S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率； -N N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。1) 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式-并行傳輸與串行傳輸并

17、行傳輸與串行傳輸 2 2）數(shù)據(jù)同步方式）數(shù)據(jù)同步方式目的是使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一致目的是使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上一致( (包括開始時(shí)包括開始時(shí)間、位邊界、重復(fù)頻率等間、位邊界、重復(fù)頻率等) )。有三種同步方法：有三種同步方法：位同步位同步字符同步（用于異步傳輸）字符同步（用于異步傳輸）幀同步（用于同步傳輸）幀同步（用于同步傳輸） 01111110 01111110 B A X 01111110 SYN SYN B A X SYN 同步字符（一個(gè)或多個(gè)） 同步位模式（一個(gè)或多個(gè)） 可變長度的位數(shù)據(jù)塊 可變長度的字符數(shù)據(jù)塊 位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保位同步：目的

18、是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步持同步 外同步外同步發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，接收方用同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。接收方用同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。 自同步自同步通過特殊編碼通過特殊編碼( (如曼徹斯特編碼如曼徹斯特編碼) )，這些數(shù)，這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步信號(hào)，接收方從中提取同步信據(jù)編碼信號(hào)包含了同步信號(hào)，接收方從中提取同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。a. a. 位同步位同步 字符同步：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止字符同步：以字符為邊界實(shí)現(xiàn)字符的同步接收，也稱為起止式或

19、異步制。式或異步制。 每個(gè)字符的傳輸需要：每個(gè)字符的傳輸需要： 1 1個(gè)起始位個(gè)起始位 5 5，6 6，7 7，8 8個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位 1 1，1.51.5，2 2個(gè)停止位個(gè)停止位 頻率的漂移不會(huì)積累，每個(gè)字符開始時(shí)都會(huì)重新同步頻率的漂移不會(huì)積累，每個(gè)字符開始時(shí)都會(huì)重新同步 每?jī)蓚€(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定每?jī)蓚€(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定 增加了輔助位，所以效率低增加了輔助位，所以效率低例如，采用例如，采用1 1個(gè)起始位、個(gè)起始位、 8 8個(gè)數(shù)據(jù)位、個(gè)數(shù)據(jù)位、 2 2個(gè)停止位時(shí)，個(gè)停止位時(shí)，其效率為其效率為8/118/117272起始位數(shù)據(jù)位停止位間隔, 不固定b. b. 字符同步字符同步( (用

20、于異步傳輸用于異步傳輸) ) 幀同步：識(shí)別一個(gè)幀的起始和結(jié)束。幀同步：識(shí)別一個(gè)幀的起始和結(jié)束。幀幀(Frame)(Frame)包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊 面向字符的面向字符的以同步字符以同步字符(SYN(SYN，16H)16H)來標(biāo)識(shí)一個(gè)幀來標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀的開始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀 面向比特的面向比特的以特殊位序列以特殊位序列(7EH)(7EH)來標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開來標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀幀起始幀起始控制信息控制信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)幀結(jié)束幀結(jié)束校驗(yàn)和校驗(yàn)和0 n bit8bit8bit8-32mc. c

21、. 幀同步幀同步( (用于同步傳輸用于同步傳輸) )2.3 傳輸媒體傳輸媒體p傳輸媒體（傳輸媒體（傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)或或傳輸媒介傳輸媒介）：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中：數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。p傳輸媒體可分為兩大類：傳輸媒體可分為兩大類：-導(dǎo)向傳輸媒體：導(dǎo)向傳輸媒體：在導(dǎo)向傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)向在導(dǎo)向傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體（銅線或光纖）傳播。沿著固體媒體（銅線或光纖）傳播。-非導(dǎo)向傳輸媒體：非導(dǎo)向傳輸媒體：就是指自由空間，在非導(dǎo)向傳輸就是指自由空間，在非導(dǎo)向傳輸媒體中電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。媒體中電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。電磁波的頻

22、譜電磁波的頻譜 2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線（雙絞線（1） p雙絞線雙絞線( (雙扭線雙扭線):):是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)(twist)起來就起來就構(gòu)成了雙絞線?？蓽p少對(duì)相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。構(gòu)成了雙絞線?？蓽p少對(duì)相鄰導(dǎo)線的電磁干擾。-螺旋絞合的雙導(dǎo)線，螺旋絞合的雙導(dǎo)線， 1mm-每根每根4對(duì)、對(duì)、25對(duì)、對(duì)、1800對(duì)對(duì)-典型連接距離典型連接距離100m（LAN）-優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)： 成本低成本低 組裝密度高、節(jié)省空間組裝密度高、節(jié)省空間

23、安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）安裝容易（綜合布線系統(tǒng)） 平衡傳輸（高速率）平衡傳輸（高速率） 抗干擾性一般抗干擾性一般 連接距離短連接距離短內(nèi)導(dǎo)體芯線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣絕緣內(nèi)屏蔽內(nèi)屏蔽外屏蔽外屏蔽外套外套雙絞線（雙絞線（2） p雙絞線的類型雙絞線的類型: :屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線STPSTP (Shielded Twisted Pair) (Shielded Twisted Pair)；無屏蔽雙絞無屏蔽雙絞線線UTPUTP (Unshielded Twisted Pair) (Unshielded Twisted Pair)。UTP雙絞線用雙絞線用RJ- 45頭頭連接在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上。上。pUT

24、PUTP雙絞線的種類雙絞線的種類: :有六個(gè)種類的有六個(gè)種類的UTPUTP標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)準(zhǔn)，從1 1類線到類線到6 6類線。對(duì)傳送數(shù)據(jù)類線。對(duì)傳送數(shù)據(jù)來說，最常用的來說，最常用的UTPUTP是是3 3類線類線(Category 3)(Category 3)、5 5類線類線(Category 5)(Category 5)和和6 6類線類線(Category 6)(Category 6)。STP：以鋁箔屏蔽以減：以鋁箔屏蔽以減少少 干擾和串音干擾和串音UTP：雙絞線外無任：雙絞線外無任何屏蔽層何屏蔽層同軸電纜同軸電纜 p同軸電纜的類型：同軸電纜的類型：按特性阻抗按特性阻抗數(shù)值的不同分為兩類：數(shù)值的不同

25、分為兩類：5050 同軸同軸電纜電纜，用于傳送基帶數(shù)字信號(hào)；，用于傳送基帶數(shù)字信號(hào)；75 75 同軸電纜同軸電纜，用于模擬傳輸系，用于模擬傳輸系統(tǒng)，它是有線電視系統(tǒng)統(tǒng)，它是有線電視系統(tǒng)CATVCATV中的中的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜。標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜。銅芯銅芯絕緣層絕緣層外導(dǎo)體外導(dǎo)體屏蔽層屏蔽層保護(hù)套保護(hù)套p同軸電纜：同軸電纜：由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線( (單股實(shí)心線或多股絞合線單股實(shí)心線或多股絞合線) )、絕緣、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層( (也可以是單股的也可以是單股的) )以及保護(hù)塑料外層以及保護(hù)塑料外層所組成。同軸電纜具有很好的抗干擾特性。所組成。同軸電纜具有很好

26、的抗干擾特性。p通常利用通常利用T T型分接頭進(jìn)行連接。型分接頭進(jìn)行連接。T T型接頭主要有兩種。一種必須先型接頭主要有兩種。一種必須先把電纜剪斷，然后再進(jìn)行連接。另一種則不必剪斷電纜，但要用另把電纜剪斷，然后再進(jìn)行連接。另一種則不必剪斷電纜，但要用另一種較昂貴的、特制的插入式分接頭一種較昂貴的、特制的插入式分接頭(vampire tap)(vampire tap)，利用螺絲分，利用螺絲分別將兩根電纜的內(nèi)外導(dǎo)線連接好。別將兩根電纜的內(nèi)外導(dǎo)線連接好。 光纖光纖p光纖：光纖：由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯纖芯和和包層包層構(gòu)成雙層通構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖

27、芯用來傳導(dǎo)光波。包層較纖芯有較低的折射率。光纖通信信圓柱體。纖芯用來傳導(dǎo)光波。包層較纖芯有較低的折射率。光纖通信就是就是利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖利用光導(dǎo)纖維傳遞光脈沖來進(jìn)行通信。來進(jìn)行通信。p光纖的種類：光纖的種類：-多模光纖：多模光纖：用許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸?shù)墓饫w用許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸?shù)墓饫w，光源使用較便宜的發(fā)光二極管，光源使用較便宜的發(fā)光二極管LED,LED,它的傳輸距離較近；它的傳輸距離較近；-單模光纖：?jiǎn)文９饫w：若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長，則光纖就像一若光纖的直徑減小到只有一個(gè)光的波長，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會(huì)

28、產(chǎn)生多次反射。這樣根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖就稱為單模光纖。光源要使用昂貴的半導(dǎo)體激光器，。但單模的光纖就稱為單模光纖。光源要使用昂貴的半導(dǎo)體激光器，。但單模光纖的衰耗較小，在光纖的衰耗較小，在2.5 Gb/s2.5 Gb/s的高速率下可傳輸數(shù)十公里而不必采用的高速率下可傳輸數(shù)十公里而不必采用中繼器。中繼器。輸出脈沖輸出脈沖多模光纖多模光纖MMF單束光線沿直線傳播單束光線沿直線傳播輸入脈沖輸入脈沖輸出脈沖輸出脈沖單模光纖單模光纖SMF光纜光纜p光纜：光纜：一根光纜少則只有一根光纖，一根光纜少則只有一根光纖，多則可包括數(shù)十至數(shù)百根光纖，再加上多則可包括數(shù)十

29、至數(shù)百根光纖，再加上加強(qiáng)芯和填充物就可以大大提高其機(jī)械加強(qiáng)芯和填充物就可以大大提高其機(jī)械強(qiáng)度。必要時(shí)還可放入遠(yuǎn)供電源線。最強(qiáng)度。必要時(shí)還可放入遠(yuǎn)供電源線。最后加上包帶層和外護(hù)套。后加上包帶層和外護(hù)套。p光纖的優(yōu)點(diǎn)：光纖的優(yōu)點(diǎn)：-通信容量非常大；通信容量非常大；-傳輸損耗小，中繼距離長，對(duì)遠(yuǎn)距傳輸損耗小，中繼距離長，對(duì)遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)；離傳輸特別經(jīng)濟(jì)；-抗雷電和電磁干擾性能好；抗雷電和電磁干擾性能好；-無串音干擾，保密性好，不易被截?zé)o串音干擾，保密性好，不易被截取數(shù)據(jù)；取數(shù)據(jù)；-體積小，重量輕。體積小，重量輕。p光纖的缺點(diǎn)：光纖的缺點(diǎn)：兩根光纖精確地連接需兩根光纖精確地連接需要專用設(shè)備；光電接

30、口比較昂貴。要專用設(shè)備；光電接口比較昂貴。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芯芯封封套套外套加強(qiáng)芯光纖光纖外外鞘鞘加強(qiáng)芯加強(qiáng)芯光纖束光纖束高密度多芯光纜高密度多芯光纜典型的光纜典型的光纜2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體p無線媒體：無線媒體：指信號(hào)通過空氣傳輸，信號(hào)不被約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)指信號(hào)通過空氣傳輸，信號(hào)不被約束在一個(gè)物理導(dǎo)體內(nèi)。無線媒體實(shí)際上就是無線傳輸系統(tǒng)，主要包括短波、微波和衛(wèi)星通。無線媒體實(shí)際上就是無線傳輸系統(tǒng)，主要包括短波、微波和衛(wèi)星通信等。信等。m短波通信：短波通信：主要是靠電離層的反射。但電離層的不穩(wěn)定所產(chǎn)生主要是靠電離層的反射。但電離層的不穩(wěn)定所

31、產(chǎn)生的衰落現(xiàn)象和電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，使得短波信道的通的衰落現(xiàn)象和電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，使得短波信道的通信質(zhì)量較差。信質(zhì)量較差。m微波通信：微波通信：在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為300 MHz-300 GHz300 MHz-300 GHz。微波在空間主要是直線傳播。微波會(huì)穿透電。微波在空間主要是直線傳播。微波會(huì)穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間。有兩種方式：地面微波接力通信；衛(wèi)星通離層而進(jìn)入宇宙空間。有兩種方式：地面微波接力通信；衛(wèi)星通信。信。微波通信特點(diǎn)：微波通信特點(diǎn)：-無需敷設(shè)電纜；無需敷設(shè)電纜；-通信信道的容量很大；通信信道的容量

32、很大；-微波通信的危害比對(duì)短波和米波通信小得多，因而微波傳輸微波通信的危害比對(duì)短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高質(zhì)量較高; ;-微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候的影響。微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候的影響。-與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。 固定接入點(diǎn) (基站)和終端之間是無線鏈路BSF1, F2, F3 = 使用的頻率F1, F2, F3 = 使用的頻率基站基站地球地球p地面微波接力通信：地面微波接力通信：由于微波在空間是由于微波在空間是直線傳播直線傳播，而地球表面，而地球表面是個(gè)曲面，因此其傳播距離受到限制，一般只有

33、是個(gè)曲面，因此其傳播距離受到限制，一般只有50 km50 km左右。為左右。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信必須在一條無線電通信信道的兩個(gè)終端之間建立實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信必須在一條無線電通信信道的兩個(gè)終端之間建立若干個(gè)中繼站。中繼站把前一站送來的信號(hào)經(jīng)過放大后再發(fā)送到若干個(gè)中繼站。中繼站把前一站送來的信號(hào)經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站，故稱為下一站，故稱為“接力接力”。 與地面站相對(duì)固定位置 使用3個(gè)衛(wèi)星可覆蓋全球 傳輸延遲時(shí)間長傳輸延遲時(shí)間長 適用于海洋、山區(qū)、沙漠適用于海洋、山區(qū)、沙漠等地區(qū)的通信等地區(qū)的通信p衛(wèi)星通信：衛(wèi)星通信：在地球站之間利用位于在地球站之間利用位于3 3萬萬6 6千公里高空的千公里高空的人造同步

34、人造同步地球衛(wèi)星地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。通信衛(wèi)星就是在太空作為中繼器的一種微波接力通信。通信衛(wèi)星就是在太空的無人值守的微波通信的中繼站。的無人值守的微波通信的中繼站。 不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有4種情況種情況話音話音放大放大,調(diào)制調(diào)制模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬模擬模擬PCM編碼編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)10101010調(diào)制調(diào)制2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（1）u編碼與

35、調(diào)制的區(qū)別：編碼與調(diào)制的區(qū)別：用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼編碼用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制調(diào)制2.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（數(shù)據(jù)編碼技術(shù)（2）p數(shù)據(jù)的傳輸方式有兩種：數(shù)據(jù)的傳輸方式有兩種：-基帶傳輸：基帶傳輸：以以數(shù)字信號(hào)方式傳輸數(shù)字信號(hào)方式傳輸，或經(jīng)調(diào)制變換后以，或經(jīng)調(diào)制變換后以模擬信模擬信號(hào)方式傳輸號(hào)方式傳輸。數(shù)字信號(hào)以原來的二進(jìn)制數(shù)。數(shù)字信號(hào)以原來的二進(jìn)制數(shù)“0 0”、“1 1”原封不變?cè)獠蛔兊卦谛诺纼?nèi)傳輸叫地在信道內(nèi)傳輸叫基帶傳輸基帶傳輸。-頻帶傳輸：頻帶傳輸：數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制以后，轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)在信道內(nèi)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制以后，轉(zhuǎn)換為

36、模擬信號(hào)在信道內(nèi)傳輸叫傳輸叫頻帶傳輸頻帶傳輸。 數(shù)據(jù)編碼方法 模擬數(shù)據(jù)編碼 移幅鍵控 （ASK） 移頻鍵控（FSK） 移相鍵控（PSK） 非歸零碼（NRZ） 曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼 2.4.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼基帶傳輸中二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼的方法主要有以下三種：基帶傳輸中二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼的方法主要有以下三種： x(t)Decoderg(t)數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)Encoder三種數(shù)據(jù)編碼方式三種數(shù)據(jù)編碼方式(1)(1)非歸零編碼非歸零編碼(NRZ)(NRZ)：二進(jìn)制數(shù)字二進(jìn)制數(shù)字0 0、1 1分

37、別用兩種電平（分別用兩種電平（5V5V：1 1；5V5V：0 0）來表示。）來表示。缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步缺點(diǎn)：不具備自同步機(jī)制，傳輸時(shí)必須使用外同步。(2)(2)曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼(Manchester)(Manchester)：用電壓的變化表示用電壓的變化表示0 0和和1 1。規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變：高規(guī)定在每個(gè)碼元的中間發(fā)生跳變：高低的跳變代表低的跳變代表0 0，低，低高的跳變代表高的跳變代表1 1。這種。這種編碼也稱為自同步碼。編碼也稱為自同步碼。缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)據(jù)速率的缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)據(jù)速率的2 2倍）

38、。倍）。(3)(3)差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼(Difference Manchester)(Difference Manchester)：每個(gè)碼元的中間每個(gè)碼元的中間仍要發(fā)生跳變?nèi)砸l(fā)生跳變用用碼元開始處碼元開始處有無跳變來表示有無跳變來表示0 0和和1 1。有跳變代表。有跳變代表0 0，無跳變代表，無跳變代表1 1特點(diǎn)：有較好的抗干擾性能。頻帶寬度比原始的基帶信號(hào)增加了特點(diǎn)：有較好的抗干擾性能。頻帶寬度比原始的基帶信號(hào)增加了一倍。一倍。2.4.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器的作用 ModulatorDemodulator數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)

39、s(t)m(t)數(shù)字或數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)載波發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方幾種最基本的調(diào)制方法幾種最基本的調(diào)制方法 調(diào)制就是進(jìn)行頻譜變換，將基帶數(shù)字信號(hào)的頻譜變換成為適合于調(diào)制就是進(jìn)行頻譜變換，將基帶數(shù)字信號(hào)的頻譜變換成為適合于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。其最基本的調(diào)制方法有以下幾種：在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。其最基本的調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅調(diào)幅(AM)(AM)：移幅鍵控移幅鍵控ASKASK(Amplitude Shift Keying),(Amplitude Shift Keying),即載波的振幅即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如0 0對(duì)應(yīng)于無載波輸出對(duì)應(yīng)于無載波輸

40、出, ,而而1 1對(duì)應(yīng)于有載波對(duì)應(yīng)于有載波輸出。輸出。調(diào)頻調(diào)頻(FM):(FM):移頻鍵控移頻鍵控FSKFSK(Frequency Shift Keying)(Frequency Shift Keying)，即載波的頻率，即載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如0 0對(duì)應(yīng)于頻率對(duì)應(yīng)于頻率f1f1，而，而1 1對(duì)應(yīng)于頻率對(duì)應(yīng)于頻率f2f2。調(diào)相調(diào)相(PM):(PM):移相鍵控移相鍵控PSK(PSK(Phase Shift Keying),Phase Shift Keying),即載波的初始相位即載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。例如0 0對(duì)應(yīng)于

41、相位對(duì)應(yīng)于相位0 0，而，而1 1 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于180180。高速高速(56Kbit/s) MODEM(56Kbit/s) MODEMD/AA/D2/4A/DD/A4/2D/AA/D V.34(33.6kbit/s)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的量化噪聲使信道容量極限值約的量化噪聲使信道容量極限值約 35kbit/sD/AA/D2/4D/A V.90(56kbit/s)交換機(jī)交換機(jī)1交換機(jī)交換機(jī)2ISPV.34(33.6kbit/s)模擬模擬模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬上行仍需上行仍需A/D轉(zhuǎn)換，速率最高為轉(zhuǎn)換，速率最高為35kbit/s；下行則可達(dá)；下行則可達(dá)56Kbit/s因特網(wǎng)因特

42、網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)字交換機(jī)交換機(jī)1 V.90(56kbit/s)2.4.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼p 采樣定理：采樣定理：如果模擬信號(hào)的最高頻率為如果模擬信號(hào)的最高頻率為F F，若以，若以2F2F的采樣的采樣頻率對(duì)其采樣，則采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地頻率對(duì)其采樣，則采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)?；謴?fù)出原始信號(hào)。p 要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號(hào)要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號(hào)p 語音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成語音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟：數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟： 采樣：按一定間隔對(duì)

43、語音信號(hào)進(jìn)行采樣采樣：按一定間隔對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行采樣 量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上 編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼p 編碼后的信號(hào)稱為編碼后的信號(hào)稱為PCM PCM (Pulse Coded Modulation )信號(hào)信號(hào) 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制PCM 轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換過程2.5 多路復(fù)用多路復(fù)用p多路復(fù)用多路復(fù)用(Multiplexing) (Multiplexing) ：是在同一傳輸媒體上，同時(shí)傳輸多是在同一傳輸媒體上，同時(shí)傳輸多個(gè)不同來源的信息。主要目的：提高線路的利用率，降低成本。個(gè)不同來源的信息。主要目的：提高線路的利用率，

44、降低成本。p復(fù)用器復(fù)用器(multiplexer)(multiplexer)和和分用器分用器(demultiplexer)(demultiplexer)成對(duì)地使用。成對(duì)地使用。p多路復(fù)用分主要有：多路復(fù)用分主要有：-頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(Frequency Division Multiplexing,FDM)(Frequency Division Multiplexing,FDM)-時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(Time Divsion Multiplexing,TDM)(Time Divsion Multiplexing,TDM)-碼分復(fù)用：碼分多址碼分復(fù)用：碼分多址CDMA(Code Di

45、vision Multiple Access)CDMA(Code Division Multiple Access)DEMUX復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器MUX信信源源信信宿宿頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM)p頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(Frequency Division Multiplexing,FDM)(Frequency Division Multiplexing,FDM)：在傳輸媒在傳輸媒體上同時(shí)傳輸多路信號(hào)，每路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各體上同時(shí)傳輸多路信號(hào)，每路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各個(gè)載波頻率完全獨(dú)立，即載波形成的信號(hào)不互相重疊，頻率通道之間留個(gè)載波頻率完

46、全獨(dú)立，即載波形成的信號(hào)不互相重疊，頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。有防護(hù)頻帶以防相互干擾。CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用信號(hào)帶寬復(fù)用信號(hào)f復(fù)用器復(fù)用器波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM)p波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(Wave-length Division Multiplexing,WDM(Wave-length Division Multiplexing,WDM）: :在光纖在光纖信道上使用的頻分多路復(fù)用就是波分多路復(fù)用。它能做到使用一根光信道上使用的頻分多路復(fù)用就是波分多路復(fù)用。它能做到使用一根光纖來同時(shí)傳輸多個(gè)

47、頻率很接近的光載波信號(hào)。纖來同時(shí)傳輸多個(gè)頻率很接近的光載波信號(hào)。p光載波習(xí)慣上用波長而不用頻率來表示所使用的光載波。光載波習(xí)慣上用波長而不用頻率來表示所使用的光載波。p現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用8080路或更多路數(shù)的光載波信號(hào)。稱為路或更多路數(shù)的光載波信號(hào)。稱為密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。 光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1F2F1F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜共享光纖

48、共享光纖 棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM)p時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(Time Divsion Multiplexing,TDM)(Time Divsion Multiplexing,TDM)：是把時(shí)間分為若是把時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)間槽干個(gè)時(shí)間槽(Slot)(Slot)，每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間槽，在其占用的時(shí)間槽內(nèi)，每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間槽，在其占用的時(shí)間槽內(nèi)，該用戶可以獨(dú)享信道的全部帶寬。時(shí)間槽的劃分有交替性和周期性。該用戶可以獨(dú)享信道的全部帶寬。時(shí)間槽的劃分有交替性和周期性。p將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀（將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀（TDMTDM幀）。每一

49、個(gè)時(shí)分復(fù)用幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè)的用戶在每一個(gè)TDMTDM幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。pTDM的缺點(diǎn)：的缺點(diǎn)：某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時(shí)隙。某用戶無數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時(shí)隙。A2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號(hào)時(shí)隙號(hào)1231D3D2D1TDM幀12TDM幀2D1時(shí)隙時(shí)隙D2復(fù)用器復(fù)用器統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM) p改進(jìn)：改進(jìn)：用戶不固定占用某個(gè)時(shí)隙，有空時(shí)隙就將數(shù)據(jù)放入。用戶不固定占

50、用某個(gè)時(shí)隙，有空時(shí)隙就將數(shù)據(jù)放入。p統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM (Statistic TDM):STDM (Statistic TDM):是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用。各用戶是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用。各用戶有了數(shù)據(jù)就隨時(shí)發(fā)往集中器的輸入緩存，然后集中器按順序依次掃描輸有了數(shù)據(jù)就隨時(shí)發(fā)往集中器的輸入緩存，然后集中器按順序依次掃描輸入緩存，將緩存中的輸入數(shù)據(jù)放入入緩存，將緩存中的輸入數(shù)據(jù)放入STDMSTDM幀中。對(duì)沒有數(shù)據(jù)的緩存就跳過幀中。對(duì)沒有數(shù)據(jù)的緩存就跳過去。當(dāng)一個(gè)幀的數(shù)據(jù)放滿了，就發(fā)送出去。也就是說，去。當(dāng)一個(gè)幀的數(shù)據(jù)放滿了，就發(fā)送出去。也就是說，幀不是固定分配幀不是固定分配時(shí)隙，而是按需動(dòng)態(tài)地

51、分配時(shí)隙時(shí)隙，而是按需動(dòng)態(tài)地分配時(shí)隙。p由于由于STDMSTDM幀中的時(shí)隙并不是固定地分配給某個(gè)用戶，因此在每個(gè)時(shí)隙中幀中的時(shí)隙并不是固定地分配給某個(gè)用戶，因此在每個(gè)時(shí)隙中還必須有用戶的地址信息，這是還必須有用戶的地址信息，這是STDMSTDM必須要有的一些開銷。必須要有的一些開銷。 ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2TDMTDM幀幀1TDMTDM幀幀2同步同步TDM帶寬浪費(fèi)A1B1B2TDMTDM幀幀1TDMTDM幀幀2統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM可用帶寬C2時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用數(shù)字載波復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字載波復(fù)用標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都采用現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都采用脈碼調(diào)制脈碼

52、調(diào)制PCMPCM，最初用，最初用于電話局之間的中繼線。于電話局之間的中繼線。 T-T-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn): :北美、日本標(biāo)準(zhǔn)，北美、日本標(biāo)準(zhǔn)，2424路路PCM;PCM; E-E-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn): :歐洲、中國、南美標(biāo)準(zhǔn)歐洲、中國、南美標(biāo)準(zhǔn), 24, 24路路PCM;PCM; E1(E1(一次群一次群) )標(biāo)準(zhǔn)：多個(gè)通道采用時(shí)分復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)：多個(gè)通道采用時(shí)分復(fù)用TDMTDM 每每125us125us為一個(gè)為一個(gè)TDMTDM幀幀 ，每時(shí)間片分為，每時(shí)間片分為3232個(gè)通道。個(gè)通道。 通道通道0 0用于同步，通道用于同步，通道1616用于信令，其他用于信令，其他3030個(gè)通道用于傳輸個(gè)通道用于傳輸3030個(gè)個(gè)PCMP

53、CM話音數(shù)據(jù)。話音數(shù)據(jù)。 E1E1速率速率 = (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/s= (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/s 對(duì)對(duì)E1E1進(jìn)一步復(fù)用，還可構(gòu)成進(jìn)一步復(fù)用，還可構(gòu)成E2E2、E3E3、E4E4和和E5E5。 E5E5可承載可承載76807680個(gè)話路，數(shù)據(jù)率約為個(gè)話路，數(shù)據(jù)率約為565Mbit/s565Mbit/s 新的新的TDMTDM標(biāo)準(zhǔn)是同步光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是同步光網(wǎng)絡(luò)(SONET)(SONET)和和ITU-TITU-T的同步的同步數(shù)字系列數(shù)字系列(SDH)(SDH)。常用的線路速率為。常用的線路速率為( (近似值近似值) ) 155Mbit

54、/s155Mbit/s，622Mbit/s622Mbit/s，2.5Gbit/s2.5Gbit/s和和10Gbit/s10Gbit/s。碼分復(fù)用碼分復(fù)用-碼分多址碼分多址(CDMA) pCDMA(Code Division Multiple Access)CDMA(Code Division Multiple Access)的原理：的原理：每個(gè)信源均分配每個(gè)信源均分配有一個(gè)惟一的碼型序列有一個(gè)惟一的碼型序列( (稱為碼片稱為碼片chip)chip)。信源要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將其。信源要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將其轉(zhuǎn)換成雙極性數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)換成雙極性數(shù)據(jù)：“1 1”+1+1”，“0 0” “-1-1”。若數(shù)據(jù)為。若

55、數(shù)據(jù)為“+1+1”，就，就直接發(fā)送碼片；若數(shù)據(jù)為直接發(fā)送碼片；若數(shù)據(jù)為“-1-1”，就發(fā)送該碼片的反碼。，就發(fā)送該碼片的反碼。p例如：若一信源分配的長度為例如：若一信源分配的長度為8 8碼片為碼片為1110100011101000，則它發(fā)送數(shù)據(jù)，則它發(fā)送數(shù)據(jù)01100110時(shí)，實(shí)際發(fā)送的序列為時(shí)，實(shí)際發(fā)送的序列為0001011100010111 1110100011101000 1110100011101000 0001011100010111p實(shí)際采用的碼片長度為實(shí)際采用的碼片長度為6464位或位或128128位位p對(duì)碼片序列的要求：對(duì)碼片序列的要求：S ST T碼分復(fù)用碼分復(fù)用-碼分多址碼

56、分多址(CDMA) pCDMACDMA的數(shù)據(jù)傳輸過程的數(shù)據(jù)傳輸過程pCDMACDMA的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：z抗干擾能力強(qiáng)：通過碼型來區(qū)分用戶，不容易互相干擾抗干擾能力強(qiáng)：通過碼型來區(qū)分用戶，不容易互相干擾z保密性強(qiáng)：信號(hào)頻譜類似于白噪聲保密性強(qiáng)：信號(hào)頻譜類似于白噪聲z占用頻帶寬：發(fā)送的數(shù)據(jù)率是信息數(shù)據(jù)率的占用頻帶寬：發(fā)送的數(shù)據(jù)率是信息數(shù)據(jù)率的m m倍倍(m(m為碼片的位數(shù)為碼片的位數(shù)) )：原來發(fā)送：原來發(fā)送1 1比特的時(shí)間里，現(xiàn)在要發(fā)送比特的時(shí)間里，現(xiàn)在要發(fā)送m m比特。這種通信方式屬于比特。這種通信方式屬于擴(kuò)頻通信中的直接序列擴(kuò)頻擴(kuò)頻通信中的直接序列擴(kuò)頻(DS-CDMA)(DS-CDMA)。Di

57、rect Sequence-CDMADirect Sequence-CDMAz多用于無線廣播信道：如移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信等多用于無線廣播信道：如移動(dòng)電話、衛(wèi)星通信等2.6 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)p什么是交換？什么是交換？-交換就是按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源交換就是按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源-例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線例如，電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路，該線路又可分配給路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路，該線路又可分配給其它用戶。其它用戶。p為什么要采用交換技術(shù)？為什么要采用交換技術(shù)？-節(jié)省線路投資，提高線路利

58、用率節(jié)省線路投資，提高線路利用率p實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：-電路交換電路交換-報(bào)文交換報(bào)文交換-分組交換分組交換電路交換電路交換(circuit switching)p電路交換電路交換: :在通話之前，必須先呼叫（即撥號(hào)）。用戶若呼在通話之前，必須先呼叫（即撥號(hào)）。用戶若呼叫成功，則從主叫端到被叫端就建立了一條物理通路。此后雙叫成功，則從主叫端到被叫端就建立了一條物理通路。此后雙方才能互相通話。通話完畢掛機(jī)后即自動(dòng)釋放這條物理通路。方才能互相通話。通話完畢掛機(jī)后即自動(dòng)釋放這條物理通路。如，電話系統(tǒng)。如，電話系統(tǒng)。p這種這種“建立連接建立連接通信通信釋放連接釋放連接”的聯(lián)網(wǎng)方

59、式稱為的聯(lián)網(wǎng)方式稱為面向連面向連接接的的(connection-oriented)(connection-oriented)。 電路交換電路交換(circuit switching)(circuit switching)p電路交換主要優(yōu)點(diǎn)電路交換主要優(yōu)點(diǎn): : 1) 1)信息的傳輸時(shí)延小，對(duì)于一次接續(xù)，傳輸時(shí)延固定不變。信息的傳輸時(shí)延小，對(duì)于一次接續(xù)，傳輸時(shí)延固定不變。 2)2)交換機(jī)對(duì)用戶的數(shù)據(jù)信息不存儲(chǔ)、分析和處理。交換機(jī)在處交換機(jī)對(duì)用戶的數(shù)據(jù)信息不存儲(chǔ)、分析和處理。交換機(jī)在處理方面的開銷比較小，信息傳輸效率比較高。理方面的開銷比較小，信息傳輸效率比較高。 3)3)適用于連續(xù)、大批量的數(shù)據(jù)

60、傳輸。適用于連續(xù)、大批量的數(shù)據(jù)傳輸。p主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn): : 1) 1)電路的接續(xù)時(shí)間較長，短報(bào)文通信效率低。電路的接續(xù)時(shí)間較長，短報(bào)文通信效率低。 2)2)電路資源被通信雙方獨(dú)占，電路利用率低。電路資源被通信雙方獨(dú)占，電路利用率低。p適用范圍適用范圍: :傳輸信息量較大，通信對(duì)象比較固定的用戶。傳輸信息量較大，通信對(duì)象比較固定的用戶。報(bào)文交換報(bào)文交換(message switching)(message switching) p報(bào)文交換報(bào)文交換: :信息以報(bào)文為單位進(jìn)行傳輸，采用信息以報(bào)文為單位進(jìn)行傳輸，采用 “存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)機(jī)制。整個(gè)過程不需要在通信用戶之間建立的電路，而只需與交換