計算機網(wǎng)絡CH2-5ed 物理層

1、2021-12-271計算機網(wǎng)絡（第 5 版）第 2 章 物理層2021-12-272第 2 章 物理層2.1 物理層的基本概念2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎知識2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2 有關信道的幾個基本概念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 導向傳輸媒體2.3.2 非導向傳輸媒體2021-12-273第 2 章 物理層（續(xù)）2.4 信道復用技術(shù) 2.4.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用 2.4.2 波分復用 2.4.3 碼分復用2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6 寬帶接入技術(shù) 2.6.1 xDSL技術(shù) 2.6.2 光纖同軸

2、混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)） 2.6.3 FTTx 技術(shù)2021-12-2742.1 物理層的基本概念 物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： n機械特性 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。n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。n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。n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。 2021-12-2752.2 數(shù)據(jù)通信的基礎知識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

3、特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 輸入漢字顯示漢字數(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2021-12-276幾個術(shù)語n數(shù)據(jù)(data)運送消息的實體。n信號(signal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 n“模擬的”(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 n“數(shù)字的”(digital)代表消息的參數(shù)的取值是離散的。 n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。2021-12-277 2.2.2 有關信號的幾個基本概念n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。n雙向交替通信（半雙工通信）通信的雙方都可以

4、發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。n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。 2021-12-278基帶(baseband)信號和帶通(band pass)信號 n基帶信號（即基本頻帶信號）來自信源的信號。像計算機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。n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行調(diào)制(modulation)。 n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）。 2021-12-2

5、79幾種最基本的調(diào)制方法 n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行調(diào)制(modulation)。 n最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：n調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 n調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。n調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。 2021-12-2710數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù)1振幅調(diào)制振幅調(diào)制幅移鍵控（幅移鍵控（ASK）改變改變載波信號的載波信號的振幅振幅來表示二進制來表示二進制0 0和和1 1，頻率，頻率和相位保持不變。和相位保持不變。2頻

6、率調(diào)制頻率調(diào)制頻移鍵控（頻移鍵控（FSK） 改變改變載波信號的載波信號的頻率頻率來表示二進制來表示二進制0和和1，振幅，振幅和相位保持不變。和相位保持不變。2021-12-27113. 相位調(diào)制相位調(diào)制相移鍵控（相移鍵控（PSK）改變改變載波信號的載波信號的相位相位來表示二進制來表示二進制0 0和和1 1，振幅和頻率保持不變振幅和頻率保持不變。（1 1）相對相對相位調(diào)制相位調(diào)制載波信號相位的相對載波信號相位的相對變化來表示數(shù)字變化來表示數(shù)字0 0和和1 1。（2 2）絕對絕對相位調(diào)制相位調(diào)制載波信號的不同相位載波信號的不同相位直接表示數(shù)字直接表示數(shù)字0 0和和1 1。2021-12-2712對

7、基帶數(shù)字信號的幾種調(diào)制方法 010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相2021-12-2713例例：規(guī)定：規(guī)定A0A0代表代表1 1， A=0A=0代表代表0 0，對，對0100110101001101進進行行調(diào)制。調(diào)制。（A）（B）（C）（D）2021-12-2714正交正交調(diào)幅調(diào)幅 結(jié)合使用載波信號中的振幅和相位變化，為每結(jié)合使用載波信號中的振幅和相位變化，為每個個比特組合比特組合分配一個給定的分配一個給定的振幅和相位振幅和相位信號。信號。 可以增加信號模式，提高比特率（每秒發(fā)送的可以增加信號模式，提高比特率（每秒發(fā)送的比特數(shù)），使信號之間保持較大的差異，提高信比特數(shù)），使信號之間保持較大的差

8、異，提高信號的抗干擾能力。號的抗干擾能力。 信號星座圖信號星座圖圖中的每一個點，圖中的每一個點，就是一個合法的信號模式，信就是一個合法的信號模式，信號的振幅對應于該點到原點的號的振幅對應于該點到原點的距離距離D D，相位對應于振幅和水平，相位對應于振幅和水平軸的夾角軸的夾角a a。2021-12-2715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 個點中的每個點可對應于一種 4 bit 的編碼。 若每一個碼

9、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2021-12-27162個振幅和個振幅和4個個相位，產(chǎn)生相位，產(chǎn)生8（2*4）種信號模式，種信號模式，每每種信號模式表示種信號模式表示3位（位（log28）比特串。比特串。比特值比特值調(diào)制信號的振幅調(diào)制信號的振幅調(diào)制信號的相位調(diào)制信號的相位000A10001A20010A1/2011A2/2100A1101A2110A13/2111A23/2A1A22021-12-2717例數(shù)據(jù)例數(shù)據(jù)001100011000110010111101按按8-QAM調(diào)制調(diào)制 比特值比特值調(diào)制信號的振幅調(diào)制信號的振幅調(diào)制信號的相位調(diào)制信

10、號的相位000A10001A20010A1/2011A2/2100A1101A2110A13/2111A23/2思考：相位是思考：相位是相對相位還是相對相位還是絕對相位？絕對相位？2021-12-27183.1.3二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù)二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 1.單極性編碼單極性編碼 只使用一種極性（正或負）的電壓脈沖只使用一種極性（正或負）的電壓脈沖二進二進制制1，零電壓，零電壓二進制二進制0。 簡單、易實現(xiàn)，但經(jīng)過編碼的信號的平均振幅簡單、易實現(xiàn)，但經(jīng)過編碼的信號的平均振幅不為不為0（信號中含直流分量），不能由沒有處理直（信號中含直流分量），不能由沒有處理直流分量信號能力的介質(zhì)傳輸。流分量信號能力

11、的介質(zhì)傳輸。 例如例如：數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)0100110101001101的的單極性編碼單極性編碼 2021-12-27193.1.3二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù)二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 1.單極性編碼單極性編碼 2.極化編碼極化編碼 采用采用兩種兩種極性（正和負）的電壓脈沖，減少直流分量。極性（正和負）的電壓脈沖，減少直流分量。非歸零電平非歸零電平編碼編碼電壓脈沖一種極性為電壓脈沖一種極性為1，另一種極，另一種極性為性為0；存在發(fā)送方和接收方的時鐘同步問題存在發(fā)送方和接收方的時鐘同步問題 。2021-12-27203.1.3二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù)二進制數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 1單極性編碼單極性編碼 2極化編碼極化編碼 3.

12、雙相位雙相位編碼編碼 ：信號中含同步信息，每個比特中：信號中含同步信息，每個比特中間信號都跳變間信號都跳變 。（1）曼徹斯特曼徹斯特編碼編碼：中間跳變中間跳變既既表示同步信息表示同步信息，又表示不同值又表示不同值。 負負電平電平到正到正電平電平1， 正正電平電平到負到負電平電平0。（2）差分曼徹斯特差分曼徹斯特編碼編碼：中間跳變僅用來表示中間跳變僅用來表示同步信息。同步信息。 每比特的每比特的開始位置開始位置沒有跳變沒有跳變1， 有跳變有跳變0。2021-12-2721例：將數(shù)字數(shù)據(jù)例：將數(shù)字數(shù)據(jù)01001101進行雙相位編碼進行雙相位編碼（設起始位置的電壓為正電平設起始位置的電壓為正電平 ）

13、。）。 思考：哪個是思考：哪個是曼徹斯特編曼徹斯特編碼？碼？2021-12-27222.2.3 信道的極限容量 n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。 n碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘杺鬏數(shù)木嚯x越遠，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴重。 2021-12-2723數(shù)字信號通過實際的信道 n有失真，但可識別n失真大，無法識別 實際的信道（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發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形2021-12-2724(1) 信道能夠通過的頻率范圍n1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推導出了著名的

14、奈氏準則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，碼元的傳輸速率的上限值。n在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會出現(xiàn)碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。n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)碼間串擾。 2021-12-2725(2) 信噪比 n香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率。n信道的極限信息傳輸速率 C 可表達為n C = W log2(1+S/N) b/s nW 為信道的帶寬（以 Hz 為單位）；nS 為信道內(nèi)所傳信號的平均

15、功率；nN 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。 2021-12-2726香農(nóng)公式表明 n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。 n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現(xiàn)無差錯的傳輸。 n若信道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒有上限（當然實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。n實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。 2021-12-2727請注意 n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碼元攜帶

16、更多比特的信息量。 2021-12-27282.3 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(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 移動無線電 電信領域使用的電磁波的頻譜2021-12-27292.3.1 導向傳輸媒體n雙絞線n屏蔽雙絞線 ST

17、P (Shielded Twisted Pair)n無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同軸電纜n50 同軸電纜用于數(shù)字傳輸，由于多用于基帶傳輸，也被稱為基帶同軸電纜 n75 同軸電纜用于模擬傳輸 n光纜 2021-12-2730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體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導體無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP同軸電纜2021-12-2731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2021-12-2732光纖的工作原理高折射率(纖

18、芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷?021-12-2733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2021-12-27342.3.2 非導向傳輸媒體 n無線傳輸所使用的頻段很廣。n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。n微波在空間主要是直線傳播。 n地面微波接力通信n衛(wèi)星通信 2021-12-2735共享信道2.4 信道復用技術(shù)2.4.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用 n復用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復用分用(a) 不使用復用技術(shù)(b)

19、使用復用技術(shù)2021-12-2736頻分復用 FDM(Frequency Division Multiplexing) n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。n頻分復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）。 頻率時間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 52021-12-2737時分復用TDM(Time Division Multiplexing) n時分復用則是將時間劃分為一段段等長的時分復用幀（TDM 幀）。每一個時分復用的用戶在每一個 TDM 幀中占用固定序號的時隙。n每一個用戶所占用的時隙是周期性地出

20、現(xiàn)（其周期就是 TDM 幀的長度）。nTDM 信號也稱為等時(isochronous)信號。n時分復用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。2021-12-2738時分復用 頻率時間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2021-12-2739時分復用 頻率時間C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀2021-12-2740時分復用 頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀T

21、DM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀2021-12-2741時分復用 頻率時間B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀2021-12-2742時分復用可能會造成線路資源的浪費 ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復用幀#1acbcd時分復用#2#3#4用戶使用時分復用系統(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。 2021-12-2743統(tǒng)計時分復用 STDM(Statistic TDM) 用戶ABCDabcdttttt3 個 STDM 幀#1acbab

22、bcacd#2#3統(tǒng)計時分復用2021-12-2744 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 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 波分復用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) n波分復用就是光的頻分復用。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器2

23、021-12-27452.4.3 碼分復用 CDM(Code Division Multiplexing) n常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。n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。n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)。 n每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片(chip)。 2021-12-2746碼片序列(chip sequence) n每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。n如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。n如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼

24、片序列的二進制反碼。 n例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。n發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011，n發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。nS 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 2021-12-2747CDMA 的重要特點n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)。n在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列。 2021-12-2748碼片序列的正交關系 n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。 n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(inne

25、r product)都是 0： 011miiiTSmTS(2-3)2021-12-2749碼片序列的正交關系舉例 n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)。 n把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。 2021-12-2750n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 。n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。 正交關系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SS2021-12-2751CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列

26、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2021-12-27522.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)1. 脈碼調(diào)制 PCM 體制 n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。n由于歷史上的原因，PCM 有兩個互不兼容的國際標準，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 標準。nE1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。n當需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用

27、復用的方法。 2021-12-2753PCM編碼過程n采樣：每隔一定的時間對連續(xù)模擬信號采樣，連續(xù)模擬信號成為離散的模擬信號。 根據(jù)采樣定理，采樣頻率f必須滿足f=2fmax，但f也不能太大，若f太大，雖然容易滿足采樣定理，但卻會大大增加信息計算量，而且效果也不明顯。2021-12-2754PCM編碼過程n量化：這是一個分級過程，把采樣所得到的脈沖信號根據(jù)幅度按標準量級取值（四舍五入取整），這樣脈沖序列就成為數(shù)字信號了。 例如：1.52約等于1.5，1.08約等于1.12021-12-2755PCM編碼過程n編碼：用一定位數(shù)的二進制碼來表示采樣序列量化后的量化幅度。 如果有N個量化級，則應當有

28、log2N位二進制數(shù)碼。2021-12-27562. 同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列 SDH n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： n速率標準不統(tǒng)一。n如果不對高次群的數(shù)字傳輸速率進行標準化，國際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實現(xiàn)。 n不是同步傳輸。n在過去相當長的時間，為了節(jié)約經(jīng)費，各國的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準同步方式。 2021-12-2757同步光纖網(wǎng) SONETn同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network) 的各級時鐘都來自一個非常精確的主時鐘。 n第 1 級同步傳送信號 STS-1 (Synchronous Transpo

29、rt Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。n光信號則稱為第 1 級光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。 2021-12-2758同步數(shù)字系列 SDH nITU-T 以美國標準 SONET 為基礎，制訂出國際標準同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。n一般可認為 SDH 與 SONET 是同義詞。nSDH 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，相當于 SONET 體系中的 OC-3 速率。 線路速率(Mb/s

30、)SONET符號ITU-T符號表示線路速率的常用近似值 51.840OC-1/STS-1 155.520OC-3/STS-3STM-1155 Mb/s 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080OC-12/STS-12STM-4622 Mb/s 933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gb/s39813.120 OC-768/STS-768

31、 STM-256 40 Gb/s SONET 的 OC 級/STS 級與 SDH 的 STM 級的對應關系 2021-12-2760SONET 的體系結(jié)構(gòu) 光子層路徑層線路層段層線路 (line)光子層路徑層線路層段層光子層線路層段層光子層段層光子層線路層段層光子層段層SDH終端SDH終端復用器或分用器復用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑 (path)(section)(section)(section)2021-12-2761SONET 標準定義了四個光接口層 n光子層(Photonic Layer)n處理跨越光纜的比特傳送。n段層(Section Layer)n在光纜上傳送 STS-N 幀

32、。n線路層(Line Layer)n負責路徑層的同步和復用。n路徑層(Path Layer) n處理路徑端接設備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務的傳輸。 2021-12-27622.6 寬帶接入技術(shù)2.6.1 xDSL技術(shù)nxDSL 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，使它能夠承載寬帶業(yè)務。n雖然標準模擬電話信號的頻帶被限制在 3003400 kHz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實際可通過的信號頻率仍然超過 1 MHz。nxDSL 技術(shù)就把 04 kHz 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。nDSL 就是數(shù)字用

33、戶線(Digital Subscriber Line)的縮寫。而 DSL 的前綴 x 則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)的不同寬帶方案。 2021-12-2763xDSL 的幾種類型 nADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對稱數(shù)字用戶線nHDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線nSDSL (Single-line DSL)：1 對線的數(shù)字用戶線nVDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線nDSL ：ISDN 用戶線。nRADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自適應 DSL，是 ADSL 的一個

34、子集，可自動調(diào)節(jié)線路速率）。 2021-12-2764ADSL 的極限傳輸距離nADSL 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系（用戶線越細，信號傳輸時的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際的用戶線上的信噪比密切相關。n例如，0.5 毫米線徑的用戶線，傳輸速率為 1.5 2.0 Mb/s 時可傳送 5.5 公里，但當傳輸速率提高到 6.1 Mb/s 時，傳輸距離就縮短為 3.7 公里。n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 2021-12-2765ADSL 的特點n上行和下行帶寬做成不對稱的。n上行指從用戶到 IS

35、P，而下行指從 ISP 到用戶。nADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個 ADSL 調(diào)制解調(diào)器。n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。2021-12-2766DMT 技術(shù)nDMT 調(diào)制技術(shù)采用頻分復用的方法，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 個子信道用于上行信道，而 249 個子信道用于下行信道。n每個子信道占據(jù) 4 kHz 帶寬（嚴格講是 4.3125 kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當于在一對

36、用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)。2021-12-2767DMT 技術(shù)的頻譜分布 頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道(kHz)4013811002021-12-2768ADSL 的數(shù)據(jù)率n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 采用自適應調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。n當 ADSL 啟動時，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，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質(zhì)量。nADSL 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。n通常下行數(shù)據(jù)率在 32 kb/

37、s 到 6.4 Mb/s 之間，而上行數(shù)據(jù)率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之間。2021-12-2769ADSL 的組成 ATU-CATU-CATU-RATU-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)端局或遠端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復用器 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 代表遠端 Remote）電話分離器 PS (POTS Splitter) 2021-1

38、2-2770第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）n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 擴展至2.2 MHz，下行速率可達 16 Mb/s（最大傳輸速率可達25 Mb/s），而上行速率可達 800 kb/s。n采用了無縫速率自適應技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在運營中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應地調(diào)整數(shù)據(jù)率。n改善了線路質(zhì)量評測和故障定位功能，這對提高網(wǎng)絡的運行維護水平具有非常重要的意義。2021-12-27712.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC (Hybrid Fiber Coax)nHFC 網(wǎng)是在目前覆