CH2-6ed物理層

1、物理層物理層第第2章章 物理層物理層2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念關(guān)注如何在連接開放系統(tǒng)的物理信道上傳輸各種數(shù)據(jù)的關(guān)注如何在連接開放系統(tǒng)的物理信道上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流比特流。物理層協(xié)議要解決的是主機(jī)、工作站等數(shù)據(jù)終端設(shè)備與通信線路上數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間的接口問題。DTEDTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備）的基本功能是產(chǎn)生、處理數(shù)據(jù)；的基本功能是產(chǎn)生、處理數(shù)據(jù)；DCEDCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備）的基

2、本功能是沿傳輸介質(zhì)發(fā)送和的基本功能是沿傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)。 物理層物理層接口的機(jī)械特性接口的機(jī)械特性連接頭、座的形連接頭、座的形狀、大小、尺寸狀、大小、尺寸線纜的結(jié)構(gòu)、形線纜的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸狀、尺寸芯線的數(shù)量、排芯線的數(shù)量、排列、尺寸列、尺寸v機(jī)械特性：物理組件、機(jī)械特性：物理組件、設(shè)備接口的大小、尺寸、設(shè)備接口的大小、尺寸、形狀及構(gòu)成形狀及構(gòu)成接口的電氣特性接口的電氣特性信號傳輸采用何種信號傳輸采用何種編碼？編碼？如何同步？如何同步？什么樣的電壓電平什么樣的電壓電平表示表示“1”或或“0”？每個(gè)比特持續(xù)多長每個(gè)比特持續(xù)多長時(shí)間（基帶頻率多時(shí)間（基帶頻率多少？）少？）信道的帶寬

3、？信道的帶寬？v電氣特性：主要考慮確電氣特性：主要考慮確定信號碼型結(jié)構(gòu)、電壓電定信號碼型結(jié)構(gòu)、電壓電平和電壓變化的規(guī)則以及平和電壓變化的規(guī)則以及信號的同步等信號的同步等接口的功能特性接口的功能特性v功能特性：特性：定義功能特性：特性：定義接口電路的功能，以傳送接口電路的功能，以傳送不同的信號。接口信號可不同的信號。接口信號可分為數(shù)據(jù)信號、控制信號分為數(shù)據(jù)信號、控制信號和時(shí)鐘信號。和時(shí)鐘信號。接口的規(guī)程特性接口的規(guī)程特性不同的信號線不同的信號線之間如何協(xié)同工之間如何協(xié)同工作？作？操作規(guī)范與順操作規(guī)范與順序？序？v規(guī)程特性：在功能特性規(guī)程特性：在功能特性的基礎(chǔ)上，說明利用接口的基礎(chǔ)上，說明利用接口

4、傳送比特流的過程和順序，傳送比特流的過程和順序，涉及到收發(fā)雙方在各線路涉及到收發(fā)雙方在各線路上的動(dòng)作規(guī)程以及執(zhí)行的上的動(dòng)作規(guī)程以及執(zhí)行的先后順序先后順序2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識 本節(jié)關(guān)注問題本節(jié)關(guān)注問題數(shù)據(jù)通信模型數(shù)據(jù)通信模型信道容量信道容量2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)顯示漢字調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)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PC 機(jī)噪聲噪聲信源信源發(fā)送器發(fā)送器傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)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)常用術(shù)語：信息常用術(shù)語：信息/消息消息、數(shù)據(jù)和信號、數(shù)據(jù)和信號顯示漢字調(diào)制解調(diào)器PC

5、機(jī)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PC 機(jī)信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號在信道上傳輸在信道上傳輸信號信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)數(shù)據(jù)解碼數(shù)據(jù)解碼01000001A01000001A常用術(shù)語：模擬信號和數(shù)字信號常用術(shù)語：模擬信號和數(shù)字信號模擬信號模擬信號-連續(xù)變化連續(xù)變化-是關(guān)于時(shí)間的連是關(guān)于時(shí)間的連續(xù)函數(shù)續(xù)函數(shù)數(shù)字信號數(shù)字信號-離散的脈離散的脈沖信號，關(guān)于時(shí)間沖信號，關(guān)于時(shí)間的非連續(xù)函數(shù)的非連續(xù)函數(shù)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而也可以用其中任意一種形式傳輸。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)

6、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)送器常用術(shù)語：信道常用術(shù)語：信道信道：信道：通信雙方物理鏈路上通過物理層協(xié)議建立起來的數(shù)據(jù)傳輸通道。默認(rèn)情況下，一條傳輸介質(zhì)就一條信道，但也可以劃分多條信道，并且還可實(shí)現(xiàn)多信道復(fù)用。信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號在信道上傳輸在信道上傳輸信號信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息信道01000001A01000001A15 2.2.2 有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式，可以從不同的角度劃分，可以從不同的角度劃分，（1 1）單向通信、雙向交替通信和和雙向同時(shí)通信（2 2）并行傳輸和和串行傳輸（3 3）同步傳輸和和異步傳輸（4 4）基帶傳輸和和

7、頻帶傳輸單向通信單向通信（單工通信）（單工通信）只能有一個(gè)方向只能有一個(gè)方向的通信而沒的通信而沒有反方向的交互。有反方向的交互。雙向交替通信雙向交替通信（半雙工通（半雙工通信）信）通信的雙方都可以通信的雙方都可以發(fā)送信息，但發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)不能雙方同時(shí)發(fā)送發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信雙向同時(shí)通信（全雙工通（全雙工通信）信）通信的通信的雙方可以同雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收時(shí)發(fā)送和接收信息。信息。 并行傳輸并行傳輸幾位數(shù)據(jù)幾位數(shù)據(jù)同時(shí)從一個(gè)設(shè)備發(fā)往另一設(shè)備，傳輸速度同時(shí)從一個(gè)設(shè)備發(fā)往另一設(shè)備，傳輸速度快?？?。串行傳輸串行傳輸數(shù)據(jù)一位位地按順序傳送，數(shù)據(jù)一位位地

8、按順序傳送，一次只能傳送一位一次只能傳送一位。實(shí)現(xiàn)容易，但傳輸速度慢，通常用于實(shí)現(xiàn)容易，但傳輸速度慢，通常用于遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信。與線路接口處需要有與線路接口處需要有“并并- -串串”或或“串串- -并并”轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器。器?；鶐鬏敾鶐鬏?在信道中直接傳輸不經(jīng)過在信道中直接傳輸不經(jīng)過調(diào)制調(diào)制的的基帶信號基帶信號的方式的方式。頻帶傳輸頻帶傳輸-在信道中傳輸經(jīng)過調(diào)制后的在信道中傳輸經(jīng)過調(diào)制后的頻帶信號頻帶信號的方式的方式。 基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸和頻帶傳輸顯示漢字調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)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PC 機(jī) 基帶信號基帶信號- 信源發(fā)出的沒有經(jīng)過信

9、源發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制調(diào)制的原始電的原始電信號信號。帶通（帶通（頻帶頻帶）信號信號-經(jīng)過調(diào)制后的基帶信號經(jīng)過調(diào)制后的基帶信號。常用編碼方式常用編碼方式-基帶調(diào)制方式基帶調(diào)制方式數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼方法舉例舉例例：例：下圖中畫出曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的波形圖，實(shí)下圖中畫出曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的波形圖，實(shí)際傳送的比特串為際傳送的比特串為_。對基帶數(shù)字信號的對基帶數(shù)字信號的帶通帶通調(diào)制方法調(diào)制方法010011100基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相數(shù)字信號通過實(shí)際的信道數(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

10、形發(fā)送信號波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 24奈奎斯特奈奎斯特( (Nyquist)Nyquist)準(zhǔn)則準(zhǔn)則理想低通信道理想低通信道的最高碼元傳輸速率的最高碼元傳輸速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz) 不能通過能通過0頻率(Hz)W (Hz) n在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯邢薜?，傳輸速率超過此上限，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_的問題，使接收端對碼元的識別成為不可能。n如果信道的頻帶越寬，也就是能過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)干擾。香農(nóng)香農(nóng) (Shannon) 公式

11、公式信道的信道的極限信息傳輸速率極限信息傳輸速率 C（即傳輸帶寬）可（即傳輸帶寬）可表達(dá)為表達(dá)為 C = W log2(1+S/N) b/s W 為信道的帶寬（以為信道的帶寬（以 Hz 為單位）；為單位）；S 為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；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。S / N信噪比，常以信噪比，常以分貝分貝(dB)表示表示 記為：記為： 信噪比信噪比(dB) = 10*log10(S/N) (dB) 香農(nóng)定理舉例香農(nóng)定理舉例例例 對于一個(gè)帶寬為對于一個(gè)帶寬為3kHz，信噪比為，信噪比為35dB的信道，無論其使用多少個(gè)量化電平，也的信道，無

12、論其使用多少個(gè)量化電平，也不管采樣速度多快，其數(shù)據(jù)傳輸率不可能不管采樣速度多快，其數(shù)據(jù)傳輸率不可能大于大于35000比特比特/秒？秒？解：解：由于由于35 = 10 log10(S/N)，則則 S/N = 103.5 = 3162所以所以Cmax = 3000*log2(1+S/N) = 3000*log2 (1+3162) 3000*11.6334880bps 2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體傳輸介質(zhì)：傳輸介質(zhì)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于連接相互通信的各個(gè)計(jì)算機(jī)的物理媒體。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于連接相互通信的各個(gè)計(jì)算機(jī)的物理媒體。v類型：類型：導(dǎo)向傳輸媒體(有線介質(zhì)有線介質(zhì))將信號約束在一個(gè)

13、物理導(dǎo)體之內(nèi)，將信號約束在一個(gè)物理導(dǎo)體之內(nèi)，如雙絞線、同軸電纜和光纖等，故又被稱作有界介質(zhì)；如雙絞線、同軸電纜和光纖等，故又被稱作有界介質(zhì)；非導(dǎo)向傳輸媒體(無線介質(zhì)無線介質(zhì))如無線電波、紅外線、激光等由如無線電波、紅外線、激光等由于不能將信號約束在某個(gè)空間范圍之內(nèi)，故又被稱為無界介于不能將信號約束在某個(gè)空間范圍之內(nèi)，故又被稱為無界介質(zhì)。質(zhì)。性能指標(biāo)：性能指標(biāo)：容量、抗干擾性、衰減或傳輸距離、安裝難易程度、價(jià)格容量、抗干擾性、衰減或傳輸距離、安裝難易程度、價(jià)格(包包括安裝與維護(hù)費(fèi)用）括安裝與維護(hù)費(fèi)用）2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twis

14、ted Pair)無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜同軸電纜50 同軸電纜75 同軸電纜光纜光纜 雙絞線雙絞線由若干由若干(通常為通常為4)對對相互絕緣的相互絕緣的銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線組成。導(dǎo)組成。導(dǎo)線的典型直徑為線的典型直徑為1mm（0.4mm1.4mm）。這）。這兩條線兩條線扭絞在一起扭絞在一起，可以，可以減少對鄰近線對的電減少對鄰近線對的電氣干擾氣干擾。既可以傳輸模擬信號，又能傳輸數(shù)字信號。優(yōu)點(diǎn)：使用廣泛，價(jià)格便宜，安裝容易。缺點(diǎn)：對電磁干擾比較敏感，不適合傳輸高速數(shù)據(jù)。雙絞線雙絞線分類分類-按照屏蔽層的有無分類按照屏蔽層的有無分類雙絞線的類別雙絞

15、線的類別-按照線徑粗細(xì)分類按照線徑粗細(xì)分類EIA/TIA已頒布了已頒布了9類類(Category,簡寫為簡寫為Cat)線纜的標(biāo)準(zhǔn)線纜的標(biāo)準(zhǔn)。其中：。其中：Cat1：適用于電話和低速數(shù)據(jù)通信；：適用于電話和低速數(shù)據(jù)通信；Cat2：帶寬為：帶寬為16MHz，適用于，適用于ISDN及及T1/E1進(jìn)行進(jìn)行10Mbps以下的語音傳輸；以下的語音傳輸；Cat3：帶寬為：帶寬為20MHz，支持，支持10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，適的數(shù)據(jù)傳輸，適用于用于10Base-T或或100Mbps的的100Base-T4；Cat5：帶寬為：帶寬為100MHz，支持，支持100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，的數(shù)據(jù)傳輸，適用于適用于100

16、Base-TX和和100Base-T4。Cat6：帶寬為：帶寬為1000MHz，支持，支持1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸，適用于，適用于1000Base-TX。UTP3類UTP和5類UTP絞合密度不同Category 3 UTP.Category 5 UTP雙絞線兩種接法雙絞線兩種接法直通線直通線（網(wǎng)卡與交換機(jī)）：（網(wǎng)卡與交換機(jī)）：兩頭都按兩頭都按 T568B 線序標(biāo)準(zhǔn)連接。線序標(biāo)準(zhǔn)連接。 交叉線交叉線（網(wǎng)卡對網(wǎng)卡）：（網(wǎng)卡對網(wǎng)卡）：一頭按一頭按T568A線序連接，一頭按線序連接，一頭按T568B線序連接。線序連接。 雙絞線的實(shí)驗(yàn)雙絞線的實(shí)驗(yàn)同軸電纜同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體 絕緣層絕緣層 外

17、導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣保護(hù)外層絕緣保護(hù)外層分類：1）基帶同軸電纜（阻抗為50）10Base5粗同軸電纜10Base2細(xì)同軸電纜2）寬帶同軸電纜（阻抗75 ）基帶同軸電纜基帶同軸電纜10base5 粗同軸電纜10base2 細(xì)同軸電纜第2章 數(shù)字通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：原理與實(shí)踐3、光纖、光纖光纖的工作原理光纖的工作原理和和光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成利用利用全反全反射射來來傳輸傳輸含有含有信息信息編碼編碼的光的光束。束。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光纖分類光纖分類q多模光纖：m一條光纖可傳輸一條光纖可傳輸多條多條不同角度入射的光線。不同角度

18、入射的光線。m纖芯直徑較粗，光在光纖中可能有許多種沿不纖芯直徑較粗，光在光纖中可能有許多種沿不同途徑同時(shí)傳播的模式。同途徑同時(shí)傳播的模式。m傳播距離短，數(shù)據(jù)傳輸率較小，價(jià)格便宜傳播距離短，數(shù)據(jù)傳輸率較小，價(jià)格便宜m用用發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED作為光源。作為光源。q單模光纖：m纖芯直徑減小到光波波長，光在光纖中的傳纖芯直徑減小到光波波長，光在光纖中的傳播播沒有反射沒有反射，而，而沿直線傳播沿直線傳播。m光源采用光源采用激光二極管激光二極管ILDILD，較貴，傳輸距離，較貴，傳輸距離遠(yuǎn)，衰耗較小，可高速率傳數(shù)十公里。遠(yuǎn)，衰耗較小，可高速率傳數(shù)十公里。多模光纖與單模光纖的比較多模光纖與單模光纖的比

19、較關(guān)于多模光纖，下面的描述中描述錯(cuò)誤的是關(guān)于多模光纖，下面的描述中描述錯(cuò)誤的是_。 A多模光纖的芯線由透明的玻璃或塑料制成多模光纖的芯線由透明的玻璃或塑料制成 B多模光纖包層的折射率比芯線的折射率低多模光纖包層的折射率比芯線的折射率低 C光波在芯線中以多種反射路徑傳播光波在芯線中以多種反射路徑傳播 D多模光纖的數(shù)據(jù)速率比單模光纖的數(shù)據(jù)速率高多模光纖的數(shù)據(jù)速率比單模光纖的數(shù)據(jù)速率高光纖分為單模光纖與多模光纖，這兩種光纖的區(qū)別是光纖分為單模光纖與多模光纖，這兩種光纖的區(qū)別是 _。 A單模光纖的纖芯大，多模光纖的纖芯小。單模光纖的纖芯大，多模光纖的纖芯小。 B單模光纖比多模光纖采用的波長長。單模光纖

20、比多模光纖采用的波長長。 C單模光纖的傳輸頻帶窄，而多模光纖的傳輸頻帶寬。單模光纖的傳輸頻帶窄，而多模光纖的傳輸頻帶寬。 D單模光纖的光源采用發(fā)光二極管（單模光纖的光源采用發(fā)光二極管（Light Emitting Diode），而多模光纖的光源采用激光二極管（，而多模光纖的光源采用激光二極管（Laser Diode）。）。2.3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體非導(dǎo)引型傳輸媒體 無線傳輸所使用的頻段很廣。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。波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。微波在空間主要是直線傳播。 地面微波接力

21、通信地面微波接力通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 微波通信微波通信優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :頻帶寬、通信容量大、傳輸質(zhì)量高、可靠性較好、投頻帶寬、通信容量大、傳輸質(zhì)量高、可靠性較好、投資少、見效快、靈活等。資少、見效快、靈活等。缺點(diǎn)缺點(diǎn): :相鄰站間必須相鄰站間必須直視直視，不能有障礙物；受氣候干擾較大、不能有障礙物；受氣候干擾較大、中繼站的使用與維護(hù)問題中繼站的使用與維護(hù)問題 保密性差保密性差衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 2.5 信道信道復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)常用多路復(fù)用技術(shù)常用多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDMFDM時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDMTDM波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDMWDM碼分多址碼分多址CDMACDMA頻分

22、復(fù)用頻分復(fù)用 FDM當(dāng)當(dāng)信道帶寬大于各路信號的總帶寬信道帶寬大于各路信號的總帶寬時(shí)，可以將信道根據(jù)時(shí)，可以將信道根據(jù)頻率頻率不同不同 分割成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道用來傳輸一路信號，分割成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道用來傳輸一路信號，這就是這就是頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM。CH2CH1CH3CH1CH2CH3MUXCH1 CH2 CH3帶寬復(fù)用帶寬復(fù)用信號信號f復(fù)用器復(fù)用器原帶寬原帶寬移頻后帶寬移頻后帶寬如果源端發(fā)送的是數(shù)字信號，復(fù)用前要如果源端發(fā)送的是數(shù)字信號，復(fù)用前要先轉(zhuǎn)換先轉(zhuǎn)換為模擬信號為模擬信號。頻分復(fù)用是利用各路信號在頻分復(fù)用是利用各路信號在頻率域不相互重疊頻率域不相互重疊來區(qū)分的。

23、來區(qū)分的。 若相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，將若相鄰信號之間產(chǎn)生相互干擾，將會(huì)使輸出信號產(chǎn)生失真。會(huì)使輸出信號產(chǎn)生失真。頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多路模頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多路模擬信號合成為一路復(fù)合信號。擬信號合成為一路復(fù)合信號。NoteFDM 多路復(fù)用過程例多路復(fù)用過程例FDM多適用于模擬信號傳輸多適用于模擬信號傳輸 FDM 解多路復(fù)用過程例解多路復(fù)用過程例時(shí)分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) 條件：傳輸介質(zhì)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過各路信號的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和可以將物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片輪換地分配給多路信號使用，每一路信號在

24、自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道傳輸，這就是時(shí)分多路復(fù)用。時(shí)分復(fù)用 頻率時(shí)間B C DB C DB C DB C DAAAATDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀周期性出現(xiàn)同步時(shí)分多路復(fù)用同步時(shí)分多路復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用/異步時(shí)分復(fù)用兩者比較時(shí)分多路復(fù)用示例： T1 載波 -信道復(fù)用24路電話波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用光纖上進(jìn)行信道復(fù)用的技術(shù)，光纖上進(jìn)行信道復(fù)用的技術(shù)，F(xiàn)DM在光纖上的變種；在光纖上的變種；如何復(fù)用？如何復(fù)用？不同頻率或波長的光在經(jīng)過相同的光折射介質(zhì)后，其光路不同頻率或波長的光在經(jīng)過相同的光折射介質(zhì)后，其光路將會(huì)不同將會(huì)不同(注：折射率與光的頻率或波長有關(guān)注

25、：折射率與光的頻率或波長有關(guān))。F1棱柱棱柱/ /衍射光柵衍射光柵F2F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2 2光纖光纖3 3光纖光纖1 1共享光纖共享光纖 F1采用無源設(shè)備，更可靠采用無源設(shè)備，更可靠碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing) 碼分多址 CDMA ：對時(shí)間和帶寬都沒有限制，每個(gè)站可隨時(shí)對時(shí)間和帶寬都沒有限制，每個(gè)站可隨時(shí)使用分配給它們的信道或系統(tǒng)的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)。也叫擴(kuò)展頻使用分配給它們的信道或系統(tǒng)的帶寬發(fā)送數(shù)據(jù)。也叫擴(kuò)展頻譜多址方式。譜多址方式。碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式，它可在一個(gè)信道

26、上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶的信息。工作原理：在發(fā)送端使用各不相同的、相互（準(zhǔn)）在發(fā)送端使用各不相同的、相互（準(zhǔn)）正交正交的的偽隨機(jī)碼偽隨機(jī)碼調(diào)制其所發(fā)送的信號；在收端則采用同樣的偽調(diào)制其所發(fā)送的信號；在收端則采用同樣的偽隨機(jī)地址碼從混合信號中解調(diào)檢測出相應(yīng)的信號。隨機(jī)地址碼從混合信號中解調(diào)檢測出相應(yīng)的信號。三種復(fù)用技術(shù)的比較偽隨機(jī)碼-碼片序列每個(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 bit 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

27、 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。為數(shù)學(xué)運(yùn)算方便，將S 站的碼片序列表示成：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列 S110ttttttm 個(gè)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CDMA 舉例 發(fā)送CDMA 舉例 接收例：共有例：共有4 4個(gè)站進(jìn)行碼分多址個(gè)站進(jìn)行碼分多址CDMACDMA通信。通信。4 4個(gè)站的碼片序列個(gè)站的碼片序列為：為：A A：（1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ）B B：（1 1 1 1 1

28、1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ）C C：（1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ）D D：（1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ）現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（現(xiàn)收到這樣的碼片序列：（ 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 ）。）。問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的問哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1 1還是還是0 0？答：答：S SA=A=（1 11 13 31 11 13 31 11 1）8=18=1， A A發(fā)送發(fā)送1 1 S SB=B=（1 11 13 31 11 13 31 11 1）8=

29、8=1 1， B B發(fā)發(fā)送送0 0 S SC=C=（1 11 13 31 11 13 31 11 1）8=08=0， C C無發(fā)無發(fā)送送 S SD=D=（1 11 13 31 11 13 31 11 1）8=18=1， D D發(fā)送發(fā)送1 12.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)n1.脈碼調(diào)制PCM體制n2.同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDHPCM 體制 n現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈沖編碼調(diào)制 PCM 體制。n為了有效地利用傳輸線路，可將多個(gè)話路的PCM 信號用時(shí)分復(fù)用 TDM (Time Division Multiplexing)的方法裝成時(shí)分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。 PCM電話系統(tǒng)是時(shí)分多路PCM系

30、統(tǒng)的一種最重要的應(yīng)用。nPCM 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 30/31/32 路 PCM（簡稱為 E1）。我國采用的是歐洲的 E1 標(biāo)準(zhǔn)。nE1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。n當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。 T1 信道復(fù)用24路電話T1線路 1.544MbpsnT1由24個(gè)多路復(fù)用信道組成n每個(gè)信道采樣8000次/秒，每次采樣量化為7bit。每個(gè)信道每次采樣生成的7bit數(shù)據(jù)加1bit控制位。所以每個(gè)信道每秒生成56K+8K的傳輸速率。n24個(gè)多路復(fù)用信道每次組成一個(gè)幀，即每幀為：24*

31、8=192bit，每幀間加1bit幀分割，所以每幀為193bit，193bit*8000次/秒=1554000bps=1.544Mbpsn廣泛用于北美和日本的電話系統(tǒng)中。712. 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(diǎn),主要有： 各國速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一 不是同步傳輸，各終端使用自己時(shí)鐘，使系統(tǒng)傳輸設(shè)備非常復(fù)。n 美國為此制訂了同步光纖網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) SONET (Synchronous Optical Network) ，其各級時(shí)鐘都來自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘；并且，SONET標(biāo)準(zhǔn)中制訂的速率兼容了北美、歐洲、日本等各國的數(shù)字傳輸網(wǎng)的多種不同速率。72SONET

32、標(biāo)準(zhǔn)定義了四個(gè)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。n線路層(Line Layer)n負(fù)責(zé)路徑層的同步和復(fù)用。n路徑層(Path Layer) n處理路徑端接設(shè)備 PTE (Path Terminating Element)之間的業(yè)務(wù)的傳輸。 73同步數(shù)字系列 SDH n國際電信聯(lián)盟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)。 一般認(rèn)為 , SDH 與 SONET 基本相同。我國采用的是SD

33、H標(biāo)準(zhǔn)。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(dāng)于 SONET 體系中的 OC-3 速率。 SONET 的 OC 級/STS 級與 SDH 的 STM 級的對應(yīng)關(guān)系 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)）2.6.3 FTTx（光纖到）2.6.1 DSL技術(shù)DMT 調(diào)制技術(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)401381100ADSL 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