計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第3章物理層基礎(chǔ)與應(yīng)用KevinLee整理歐凱奧

1、高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)精選教材高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)精選教材.網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)1本章內(nèi)容與要求本章內(nèi)容與要求掌握：物理層的基本概念掌握：物理層的基本概念了解：物理層的通信需要解決的問題了解：物理層的通信需要解決的問題掌握：數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)掌握：數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)掌握：信道的多路復(fù)用技術(shù)掌握：信道的多路復(fù)用技術(shù)掌握：數(shù)字傳輸技術(shù)掌握：數(shù)字傳輸技術(shù)掌握：物理層相關(guān)的傳輸介質(zhì)掌握：物理層相關(guān)的傳輸介質(zhì) 掌握：物理層相關(guān)產(chǎn)品與應(yīng)用特點(diǎn)掌握：物理層相關(guān)產(chǎn)品與應(yīng)用特點(diǎn)233.1 物理層的基本概念1.1.物理層要解決的問題物理層要解決的問題盡量屏蔽不同物理設(shè)備、傳輸媒體和通信手段的差異，而僅僅關(guān)注于完

2、成其本層的協(xié)議與服務(wù)。使得物理層的服務(wù)對(duì)象（數(shù)據(jù)鏈路層）具有在一條物理傳輸介質(zhì)上傳送和接收比特流的能力。在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間建立起一條數(shù)據(jù)電路。為此，物理層還應(yīng)解決物理連接的建立、維持和釋放問題。42.2.物理層的規(guī)程特性物理層的規(guī)程特性- -四方面的規(guī)程四方面的規(guī)程（1 1）機(jī)械特性）機(jī)械特性 也叫物理特性，指明通信實(shí)體間硬件連接接口的機(jī)械特點(diǎn)，即接插裝置。如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。ISO2110:25芯接口連接器和插針分配。它與EIA（美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）的RS-232-C基本兼容。ISO2593:34芯接口連接器和插針分配。ISO4092:37芯接口連接

3、器和插針分配。與EIARS-449兼容。5（2 2）電氣特性）電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓高低，指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓高低，以及電流、阻抗、波形，速率等特性以及電流、阻抗、波形，速率等特性如如10BASET10BASET傳輸曼徹斯特編碼信號(hào)時(shí)代表數(shù)字傳輸曼徹斯特編碼信號(hào)時(shí)代表數(shù)字1 1或或0 0的具體電壓值，以及最大傳輸距離的具體電壓值，以及最大傳輸距離100m100m6（3 3）功能特性）功能特性指明物理接口各條信號(hào)線的用途（用法），即確定接口各引腳信號(hào)的意義，數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線、定時(shí)信號(hào)線和接地線4類。（4 4）過程特性）過程特性指明利用接口傳輸比特流的全過程

4、及各項(xiàng)用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序，包括事件的執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)傳輸方式73.3.物理層的實(shí)際規(guī)程（協(xié)議）物理層的實(shí)際規(guī)程（協(xié)議）（1 1）美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)）美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) RS232RS232、RS422RS422等等（2 2）IEEE802.3IEEE802.3、IEEE802.5IEEE802.5等局域網(wǎng)的物理等局域網(wǎng)的物理層規(guī)范層規(guī)范（3 3）國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)的）國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)的 X.25X.25、X.21X.2184.4.物理層的主要特點(diǎn)物理層的主要特點(diǎn)- - 物理層主要沿用已存在的物理規(guī)程，在物理層主要沿用已存在的物理規(guī)程，在協(xié)議出現(xiàn)前，就已經(jīng)存在物理設(shè)備協(xié)議出現(xiàn)前，就

5、已經(jīng)存在物理設(shè)備 物理連接、傳輸媒介的多樣性，使物理連接、傳輸媒介的多樣性，使 物理物理協(xié)議非常復(fù)雜協(xié)議非常復(fù)雜9103.2.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念1.1.信息和編碼信息和編碼信息的載體是文字、語音、圖形和圖像等。用二進(jìn)制代碼來表示信息中的每一個(gè)字符就是二進(jìn)制編碼。2.2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)最常用的二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII。ASCII 碼使用指定的7 位或8 位二進(jìn)制數(shù)組合來表示128 或256 種可能的字符。標(biāo)準(zhǔn)ASCII 碼也叫基礎(chǔ)ASCII碼，使用7 位二進(jìn)制數(shù)來表示所有的大寫和小寫字母，數(shù)字0 到9、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)， 以及在美式英語中使用的特殊控制字符。 擴(kuò)展

6、ASCII 碼允許將每個(gè)字符的第8 位用于確定附加的128 個(gè)特殊符號(hào)字符、外來語字母和圖形符號(hào)。113.3.數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼被統(tǒng)稱為“數(shù)據(jù)”。“信號(hào)”是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波表示形式。數(shù)據(jù)的表示方式有“數(shù)字信號(hào)”和“模擬信號(hào)”兩種，圖圖3-13-1和圖和圖3-23-2。123.2.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念4.4.信道及信道的分類信道及信道的分類（1 1）信道）信道是數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)谋亟?jīng)之路，由傳輸線路和傳輸設(shè)備組成。（2 2）物理信道和邏輯信道）物理信道和邏輯信道在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，有“物理信道”和“邏輯信道”之分。（3 3）有線信道和無線信道）有線信道和無線信道根據(jù)傳

7、輸介質(zhì)是否有形，物理信道分為“有線信道”和“無線信道”。（4 4）模擬信道和數(shù)字信道）模擬信道和數(shù)字信道按照信道中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的類型分，分為“模擬信道”和“數(shù)字信道”。（5 5）專用信道和公共交換信道）專用信道和公共交換信道如果按照信道的使用方式來分，又可以分為“專用信道（自行架設(shè)的專門線路或向電信部門租用的專用線路）”和“公共交換信道（公共電話交換網(wǎng)和公共電視網(wǎng)）”。133.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型數(shù)據(jù)通信是指信源（發(fā)送信息的一方）和信宿（接收數(shù)據(jù)的一方）中信號(hào)的形式均為數(shù)字信號(hào)的通信方式。1.1.信源與信宿信源與信宿圖3-3所示的基本模型中，信源設(shè)備和信宿設(shè)備都是計(jì)算機(jī)。（1 1）信

8、源系統(tǒng)）信源系統(tǒng)信源系統(tǒng)由發(fā)送實(shí)體、信源設(shè)備和轉(zhuǎn)換/發(fā)送設(shè)備組成。（2 2）信宿系統(tǒng)）信宿系統(tǒng)信宿系統(tǒng)由轉(zhuǎn)換/接收設(shè)備、信宿設(shè)備和接收實(shí)體組成。2.2.傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)通常為電話網(wǎng)、電視網(wǎng)、電力網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)。3.3.數(shù)據(jù)通信過程中涉及的主要技術(shù)問題數(shù)據(jù)通信過程中涉及的主要技術(shù)問題- -P44P44143.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型例如：在圖例如：在圖3-33-3所示的用戶所示的用戶A A通過主機(jī)通過主機(jī)H HA A發(fā)送發(fā)送信息信息“A A”給使用主機(jī)給使用主機(jī)H HB B的用戶的用戶B B；參見；參見P44P44。153.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)1.1.基帶傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼基帶

9、傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼（1 1）基帶、基帶信號(hào)和基帶傳輸）基帶、基帶信號(hào)和基帶傳輸數(shù)字信號(hào)被簡(jiǎn)稱為“基帶信號(hào)”。在線路上直接傳輸基帶信號(hào)的方法稱為 “基帶傳輸”方法。在基帶傳輸中，必須解決兩個(gè)基本問題，其一，基帶信號(hào)的編碼問題；其二，收發(fā)雙方之間的同步問題。（2 2）數(shù)字信號(hào)的編碼）數(shù)字信號(hào)的編碼用不同極性的電壓、電平值代表數(shù)字信號(hào) “0”和“1”的過程，稱為基帶信號(hào)的“編碼”；其反過程稱為“解碼”。16常用的編碼方式有以下三種：常用的編碼方式有以下三種：不歸零碼不歸零碼NRZNRZ（Non-Return to ZeroNon-Return to Zero）歸零碼自同步碼自同步碼17不歸零碼：不

10、歸零碼：編碼在發(fā)送編碼在發(fā)送0 0或或1 1時(shí)，在一碼元內(nèi)時(shí)，在一碼元內(nèi)不會(huì)返回初始狀態(tài)（零）不會(huì)返回初始狀態(tài)（零）可分為可分為單極性不歸零單極性不歸零碼和碼和雙極性雙極性不歸零碼不歸零碼 單極性是指用正電壓代表數(shù)字信號(hào)，無電壓代表0，沒有負(fù)電壓；判決門限0.5，0.5以上為“1”，0.5一下為“0”“雙極性”是指用正電壓代表數(shù)字信號(hào)1，負(fù)電壓代表0.判決門限為0電平，0以下0，0以上1不歸零碼NRZ（non-return to zero） t100 . 5判 決 門 限0 1 0 1 0 0 1 1 0( a )t00 1 0 1 0 0 1 1 0( b )同步方式同步方式如果重復(fù)發(fā)送1碼

11、, 要連續(xù)發(fā)送正電流;如果重復(fù)發(fā)送0碼,勢(shì)必要連續(xù)不送電流或連續(xù)發(fā)送負(fù)電流,這樣使某一位碼元與其下一位碼元之間沒有間隙,不易區(qū)分識(shí)別。為了保證同步，在發(fā)送不歸零碼時(shí)，要用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào) 特點(diǎn)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是同步需要單獨(dú)傳遞。計(jì)算機(jī)串口與調(diào)制解調(diào)器之間計(jì)算機(jī)串口與調(diào)制解調(diào)器之間采用的是不歸采用的是不歸零碼零碼3.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)（4 4）曼徹斯特（）曼徹斯特（ManchesterManchester）編碼）編碼- -圖圖3-43-4（b b）編碼規(guī)則編碼規(guī)則：a. 每比特的周期T分為前后兩個(gè)相等的部分。b. 前半周期為該位值“反碼”對(duì)應(yīng)的電平值，后

12、半周期為該位值的“原碼”所對(duì)應(yīng)的電平值。c. 中間的電平跳變作為雙方的同步信號(hào)。每一位的中間（1/2周期處）有一跳變，該跳變既作為時(shí)鐘信號(hào)（同步），又作為數(shù)據(jù)信號(hào)從高到低的跳變表示數(shù)字“0”，從低到高的跳變表示數(shù)字“1”特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是無需專門傳遞同步信號(hào)的線路，成本較低；曼徹斯特編碼的缺點(diǎn)是效率較低應(yīng)用：典型的10BASET等低速以太網(wǎng)使用的就是曼徹斯特編碼技術(shù)。203.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)（5 5）差分曼徹斯特編碼）差分曼徹斯特編碼編碼規(guī)則編碼規(guī)則：是遇“0”跳變，遇“1保持”，“中間跳變”。若本位值為“0”，則其前半個(gè)波形的電平與上一個(gè)波形的后半個(gè)的電平值相反。若本位值為“1”，則

13、其前半個(gè)波形的電平與上一個(gè)波形的后半個(gè)電平值相同。數(shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)每數(shù)據(jù)信號(hào)根據(jù)每位位開始時(shí)開始時(shí)有無跳變進(jìn)行取值有無跳變進(jìn)行取值：有跳變表示數(shù)字：有跳變表示數(shù)字“0 0”，無跳，無跳變表示數(shù)字變表示數(shù)字“1 1”特點(diǎn)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是自含同步時(shí)鐘信號(hào)、抗干擾性能較好；缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)的技術(shù)復(fù)雜。同步信號(hào)同步信號(hào)：每一位的中間（1/2周期處）有一跳變，但是，該跳變只作為時(shí)鐘信號(hào)（同步）210 1 0 0 1 0 1 1CLKManchester編碼DifferentManchester編碼基帶信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)：基帶信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)：1.1.抗干擾能力強(qiáng)，成本低抗干擾能力強(qiáng)，成本低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：基帶信號(hào)占用頻帶寬，傳

14、輸時(shí)占據(jù)整個(gè)信基帶信號(hào)占用頻帶寬，傳輸時(shí)占據(jù)整個(gè)信道，信道利用率低；占用頻帶寬，易衰減。道，信道利用率低；占用頻帶寬，易衰減。在局域網(wǎng)中經(jīng)常用基帶傳輸。在局域網(wǎng)中經(jīng)常用基帶傳輸。233.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)2.2.頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制（1 1）調(diào)制、解調(diào)與頻帶傳輸）調(diào)制、解調(diào)與頻帶傳輸利用模擬信道實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)姆椒ǚQ為“頻帶傳輸”。 在發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過程稱為“調(diào)制調(diào)制”； 在接收端把模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)的過程稱為“解調(diào)解調(diào)”同時(shí)具有調(diào)制與解調(diào)功能的設(shè)備被稱為“調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器”（modem）（2 2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（信號(hào)）的調(diào)制）數(shù)字

15、數(shù)據(jù)（信號(hào)）的調(diào)制在調(diào)制過程中，運(yùn)載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的“載波信號(hào)”可以表示為：其中，振幅A、角頻率、相位是載波信號(hào)的3個(gè)可變電參量，它們是正弦波的控制參數(shù)，也稱為“調(diào)制參數(shù)”。243.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)253.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)（3 3）幅度調(diào)制）幅度調(diào)制ASK-ASK-圖圖3-53-5（a a）用載波的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。用具用載波的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。用具有一定幅度的載波信號(hào)表示有一定幅度的載波信號(hào)表示“1”1”，幅度等于，幅度等于0 0的載波信號(hào)的載波信號(hào)表示表示“0”0”。 ASK調(diào)制規(guī)則：數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ASK的特點(diǎn)：技術(shù)簡(jiǎn)單，信號(hào)容易實(shí)

16、現(xiàn)，但抗干擾的能力較差。26（4 4）頻率調(diào)制）頻率調(diào)制FSK-FSK-圖圖3-53-5（b b）用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進(jìn)制的兩種狀用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。態(tài)。 “ “1”1”調(diào)制為頻率為調(diào)制為頻率為11的波，的波，“0”0”調(diào)制為頻率為調(diào)制為頻率為22的波的波FSK調(diào)制規(guī)則：數(shù)學(xué)表達(dá)式為：FSK的特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，但頻帶的利用率低，適用于傳輸速率較低的數(shù)字信號(hào)。273.2.3 數(shù)據(jù)傳輸類型及相應(yīng)技術(shù)（5 5）兩相相位調(diào)制）兩相相位調(diào)制PSK-PSK-圖圖3-53-5（c c）& &（d d）PSK可以進(jìn)一步分為絕對(duì)調(diào)相、相對(duì)調(diào)相和多相調(diào)相

17、等。PSK絕對(duì)調(diào)相：數(shù)學(xué)表達(dá)式為：28絕對(duì)相位調(diào)制絕對(duì)相位調(diào)制中，數(shù)字中，數(shù)字“0”0”和和“1”1”的載波信號(hào)起的載波信號(hào)起始相位相差始相位相差180180度，即度，即0 0 代表數(shù)字代表數(shù)字“1”1”，180180 代表數(shù)字代表數(shù)字“0”0”，反之也成立。，反之也成立。相對(duì)相位調(diào)制相對(duì)相位調(diào)制中，傳送數(shù)字中，傳送數(shù)字“0”0”時(shí)，相鄰兩波形相時(shí)，相鄰兩波形相位不變；傳送數(shù)字位不變；傳送數(shù)字“1”1”時(shí)，相鄰兩載波相位變化為時(shí)，相鄰兩載波相位變化為180180。3.2.4數(shù)字傳輸系統(tǒng)1.1.電壓編碼調(diào)制（電壓編碼調(diào)制（PCMPCM）概述）概述PCM是模擬數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字化采用的主要方法。（1 1

18、）PCMPCM的主要優(yōu)點(diǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)PCM技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)、失真小、傳輸特性穩(wěn)定；還可以采用壓縮編碼、糾錯(cuò)編碼和保密編碼等來提高系統(tǒng)的有效性、可靠性和保密性；另外，PCM還可以在一個(gè)物理信道上使用“時(shí)分復(fù)用”技術(shù)傳輸多路信號(hào)。（2 2）PCMPCM典型的應(yīng)用典型的應(yīng)用- -語音數(shù)字化語音數(shù)字化在圖3-7所示語音數(shù)字化過程中，在發(fā)送端通過“PCM編碼器”將語音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語音信號(hào)，通過通信信道傳送到接收方；接收方再通過“PCM解碼器”還原成模擬語音信號(hào)。313.2.4數(shù)字傳輸系統(tǒng)322.PCM2.PCM的工作原理的工作原理電壓編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼，參見圖3-8。3.2.4數(shù)字

19、傳輸系統(tǒng)333.2.4數(shù)字傳輸系統(tǒng)（1 1）采樣）采樣每隔一定的時(shí)間間隔，都要采集模擬信號(hào)的一個(gè)瞬時(shí)電平值做為樣本。采集時(shí)的間隔由采樣頻率Fs決定s滿足從采樣樣本重構(gòu)原始信號(hào)的采樣定理表達(dá)公式如下:Fs(=1/Ts)2Fmax或Fs2Bs式中Ts：為采樣周期，單位：s（秒）。Fs：為采樣頻率，單位：樣本/秒（次/秒）。Fmax：為原始信號(hào)的最高頻率，單位：Hz（赫茲）。Bs(=Fmax-Fmin) ：為原始信號(hào)的帶寬，單位：Hz（赫茲）。例如，語音信道的帶寬近似為4KHz，則需要的采樣頻率為8000樣本/秒。（2 2）量化）量化量化是指將取樣樣本的幅度，就是取整等級(jí)。在圖圖3-83-8中，將采

20、樣值121.5、124.4、125.6等分別量化為122、124、126等。量化級(jí)可以分為8級(jí)、16級(jí)、32級(jí)128級(jí)等量化級(jí)，主要取決于系統(tǒng)精確度的要求。343.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式（3 3）編碼）編碼 量化后的整數(shù)變成一定位數(shù)的二量化后的整數(shù)變成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。進(jìn)制數(shù)據(jù)。 353.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式1 1 并行傳輸并行傳輸“并行傳輸”是指二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流以成組的方式，在多個(gè)并行信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞?。并行傳輸可以一次同時(shí)傳輸若干比特的數(shù)據(jù)，因此，從發(fā)送端到接收端的物理信道要安裝多條，如采用多根傳輸線路及設(shè)備，如圖圖3-93-9所示一般適用于短距離、傳輸速度要求高的場(chǎng)合。如打印機(jī)的并行端口。

21、計(jì)算機(jī)內(nèi)部通信。363.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式2.2.串行傳輸串行傳輸是指通信信號(hào)的數(shù)據(jù)流以串行方式，一位一位地在信道上傳輸，從發(fā)送端到接收端只需一條傳輸線路。在串行傳輸方式下，雖然，傳輸速率只有并行傳輸?shù)膸追种唬?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要傳輸方式。主要傳輸方式。串行傳輸又有3種不同的方式：即單工通信、半雙工通單工通信、半雙工通信和全雙工通信信和全雙工通信。373.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式（1 1）單工通信（雙線制）單工通信（雙線制）在單工通信中，信號(hào)在信道中只能從發(fā)送端A傳送到接收端B。理論上應(yīng)采用“單線制”，而實(shí)際采用“雙線制”；因?yàn)?，在?shí)際中，需要用兩個(gè)通信信道，一個(gè)用來傳送數(shù)據(jù)，一個(gè)傳送控制

22、信號(hào)，簡(jiǎn)稱為“二線制”。例如：BP機(jī)，無線電廣播和電視廣播。383.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式（2 2）半雙工通信（雙線制）半雙工通信（雙線制+ +開關(guān)）開關(guān)）在半雙工通信中，允許數(shù)據(jù)信號(hào)有條件雙向傳輸，但不能同時(shí)雙向傳輸，參見圖圖3-123-12。理論上應(yīng)采用“單線制單線制- -開關(guān)開關(guān)”，而實(shí)際采用“雙線制雙線制+ +開關(guān)開關(guān)”，例如：使用無線電對(duì)講機(jī)。393.2.5數(shù)據(jù)傳輸方式（3 3）全雙工通信）全雙工通信（四線制）（四線制）全雙工通信中，允許雙方同時(shí)在兩個(gè)方向進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。理論上應(yīng)采用“雙線制”，而實(shí)際采用“四線制四線制”，參見圖圖3-133-13。例如：固定電話或移動(dòng)電話。需要設(shè)置傳通信方

23、式的設(shè)備有網(wǎng)卡、聲卡。403.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)l在網(wǎng)絡(luò)通信過程中，通信雙方要交換數(shù)據(jù)，需要高度的協(xié)同工作。這種協(xié)調(diào)是靠交換數(shù)據(jù)的設(shè)備之間的定時(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，這就是 “同步同步”技術(shù)。l同步技術(shù)需要解決的問題：何時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)？何時(shí)開始發(fā)送數(shù)據(jù)？發(fā)送過程中雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率是否一致？發(fā)送過程中雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率是否一致？持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短是多少？持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短是多少？發(fā)送時(shí)間間隔的大小是多少？發(fā)送時(shí)間間隔的大小是多少？l為了避免收端與發(fā)端的失步，收端與發(fā)端的動(dòng)作必須采取嚴(yán)格的同步措施。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)1.1.位同步位同步l“位同步”要求傳輸?shù)碾p方能夠使用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行二

24、進(jìn)制信號(hào)的發(fā)送與接收。l實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)位同步的技術(shù)有如下的“外同步”和“內(nèi)同步”兩種：3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)（1 1）外同步）外同步- -采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線傳輸時(shí)鐘信號(hào)采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線傳輸時(shí)鐘信號(hào)l傳輸雙方間，除了使用一根數(shù)據(jù)傳輸線外，還需要使用一根專門的時(shí)鐘傳輸線。l這種采用單獨(dú)同步線的方法就被稱為“外同步”。這種方法適用于短距離、高速傳輸?shù)膱?chǎng)合。l原理：將發(fā)送端的時(shí)鐘信號(hào)作為基本的時(shí)鐘信號(hào)，通過時(shí)鐘傳輸線傳到接收端，而接收端一次為依據(jù)校正本地時(shí)鐘，來接收數(shù)據(jù)，完成按位接收信號(hào)的工作。（2 2）內(nèi)同步）內(nèi)同步- -采用信號(hào)編碼的方法傳輸時(shí)鐘信號(hào)采用信號(hào)編碼的方法傳輸時(shí)鐘信號(hào)l當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸

25、距離較遠(yuǎn)時(shí)，為了降低投資，除數(shù)據(jù)傳輸線外，不再專門鋪設(shè)專用的時(shí)鐘傳輸線路；而采用在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，同時(shí)傳遞位同步信號(hào)的方法，這種方法就是“內(nèi)同步”法。l原理：把時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)一起發(fā)到接收端，接收端把時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)據(jù)分離，用分離出時(shí)鐘信號(hào)作為工作時(shí)鐘，達(dá)到信號(hào)同步。l如，曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。443.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)2.2.異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸l采用“字符同步”技術(shù)用來保證收發(fā)雙方能夠正確傳輸每個(gè)字符或字符塊。l字符同步技術(shù)有兩種典型技術(shù)： “異步傳輸”和“同步傳輸”。l在“異步傳輸” 技術(shù)中，采用了“起始位/停止位”l在“同步傳輸”技術(shù)中，采用了起始同步字符

26、/終止同步字符”兩種字符同步方式。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)（1 1）異步傳輸方式）異步傳輸方式l發(fā)送端：每傳送1個(gè)字符（7位或8位）都要在其前加1個(gè)起始位，以表示字符代碼的開始，在其后面加1或2個(gè)停止位，表示字符結(jié)束。l接收端：去除起、止位，中間就是被傳輸?shù)淖址?。接收方根?jù)起始位和停止位來判斷一個(gè)新字符的開始。從而起到通信雙方的同步作用。l異步方式實(shí)現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個(gè)字符都需要多使用23位，所以適合于低速通信。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)圖3-14 異步傳輸方式異步傳輸方式l如圖3-14所示，在被傳送的字符前后加起止位，實(shí)現(xiàn)的同步傳輸方式。所以它又稱字符同步。3.2.6 數(shù)據(jù)

27、傳輸中的同步技術(shù) 異步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)異步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)l異步傳輸是指發(fā)送信息的一端可以在任何時(shí)刻向信道發(fā)送信息而不管接收方是否準(zhǔn)備好。l接收方在收到“起始位”后，即可開始接收信息。 異步傳輸?shù)膽?yīng)用特點(diǎn)異步傳輸?shù)膽?yīng)用特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：不需嚴(yán)格位同步；設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)容易，設(shè)備廉價(jià)，費(fèi)用低。 缺點(diǎn)：每傳輸一個(gè)字符，都需要2到3位的附加位（成幀信息），浪費(fèi)了傳輸時(shí)間，占用了信道的帶寬；具有傳輸速率低、開銷大，效率低的特點(diǎn)。異步傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合異步傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合l適用于低速通信設(shè)備和低速（如101500字符/每秒）通信的場(chǎng)合。如，常用在分時(shí)終端（或異步Modem）與計(jì)算機(jī)的通信。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)

28、（2 2）同步傳輸方式）同步傳輸方式l同步傳輸是對(duì)一組字符或一個(gè)二進(jìn)制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）進(jìn)行同步。l對(duì)這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，l而是在發(fā)送數(shù)據(jù)前前先發(fā)送一個(gè)同步字符SYN（以01101000表示）或一個(gè)同步字節(jié)（01111110），用于接收方進(jìn)行同步檢測(cè)，從而使收發(fā)雙方進(jìn)入同步狀態(tài)。l在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個(gè)字符或數(shù)據(jù)塊；l發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標(biāo)識(shí)整個(gè)發(fā)送過程的結(jié)束。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)同步傳輸中大的數(shù)據(jù)塊是一起發(fā)送的，在數(shù)據(jù)塊的前后使用一些特殊的字符作為成幀信息；圖圖3-15 同步傳輸方式同步傳輸方式3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的

29、同步技術(shù)同步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)同步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)l由于同步傳輸大的字符塊一起傳送，因此接收端和發(fā)送端的步調(diào)必須保持高度一致。l在同步傳輸中，不僅字符內(nèi)部需要“位同步”來保證每位信號(hào)的嚴(yán)格同步；還要采用字符同步技術(shù)，以便在收發(fā)雙方之間保持同步傳輸。同步同步傳輸傳輸?shù)牡膽?yīng)應(yīng)用特點(diǎn)用特點(diǎn)l優(yōu)點(diǎn)：效率比異步傳輸高，并具有較高的傳輸速度。l缺點(diǎn)：線路效率較高，也因此加重了DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）的負(fù)擔(dān)。實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜，同步裝置比異步裝置要貴很多。如：同步調(diào)制解調(diào)器就比異步調(diào)制解調(diào)器貴得多。同步同步傳輸傳輸?shù)牡膽?yīng)應(yīng)用用場(chǎng)場(chǎng)合合l主要用在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，智能終端與主機(jī)之間的通信，以及網(wǎng)絡(luò)通信等高速數(shù)據(jù)通

30、信的場(chǎng)合。3.2.6 數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)（3 3）同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別）同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別異步傳輸是面向字符傳輸?shù)?，而同步傳輸是面向比特傳輸?shù)?。異步傳輸?shù)膯挝皇菃蝹€(gè)字符，而同步傳輸?shù)膯挝皇谴蟮臄?shù)據(jù)塊。異步傳輸通過傳輸字符的“起止位”和“停止位”而進(jìn)行收發(fā)雙方的字符同步，但不需要每位嚴(yán)格同步；而同步傳輸不但需要每位精確同步，還需要在數(shù)據(jù)塊的起始與終止位置，進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)同步字符的雙方字符同步的過程。異步傳輸對(duì)時(shí)鐘精度要求較低，而同步傳輸則要求高精度的時(shí)鐘信號(hào)。異步傳輸相對(duì)于同步傳輸有效率較低、速度低、設(shè)備便宜、適用低速場(chǎng)合等特點(diǎn)。3.2.7 多路復(fù)用技術(shù)1.1.多路復(fù)用技術(shù)概述多路復(fù)用技術(shù)概

31、述（1 1）多路復(fù)用技術(shù)的定義）多路復(fù)用技術(shù)的定義l是指在同一傳輸介質(zhì)上“同時(shí)”傳送多路信號(hào)的技術(shù)。l因此，多路復(fù)用技術(shù)就是指在一條物理線路一條物理線路上，同時(shí)建立多條邏輯信道多條邏輯信道的技術(shù)。（2 2）多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)和研究目的）多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)和研究目的多路復(fù)用技術(shù)的目的多路復(fù)用技術(shù)的目的目的：就是充分利用已有傳輸介質(zhì)的帶寬資源，減少新建項(xiàng)目的投資。實(shí)質(zhì)與實(shí)質(zhì)與工作原理工作原理多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是共享物理信道，更加有效地利用通信線路帶寬資源。多路復(fù)用技術(shù)的組成結(jié)構(gòu)參見圖3-16。3.2.7 多路復(fù)用技術(shù)l在發(fā)送端，將一個(gè)區(qū)域的多路用戶信息，通過多路復(fù)用器（MUX）匯集到一起；然后，

32、將匯集起來的信息群，通過同一條物理線路傳送到接收設(shè)備的復(fù)用器。l在接收端，通過多路復(fù)用器（MUX），接收到信息群，并負(fù)責(zé)分離成單個(gè)的信息，并將其一一發(fā)送給多個(gè)用戶。3.2.7 多路復(fù)用技術(shù)（3 3）多路復(fù)用技術(shù)的分類）多路復(fù)用技術(shù)的分類 頻分多路復(fù)用： FDM。 時(shí)分多路復(fù)用（靜態(tài)）： TDM；又稱為“同步時(shí)分多路復(fù)用”。 波分多路復(fù)用：WDM。 異步時(shí)分多路復(fù)用（動(dòng)態(tài)）： ATDM；又稱為“統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路多路復(fù)用”。 碼分多址：CDMA。 空分復(fù)用： SDM。每種傳輸介質(zhì)的物理性質(zhì)決定了它的潛在的頻帶寬度。例如，物理規(guī)律限制了電沿著銅線傳輸?shù)乃俣?，也正如它們限制了能通過一根直徑為1英寸的膠皮管

33、傳輸?shù)乃恳粯?，假如試圖引導(dǎo)超過它處理能力的水量這種膠皮管，最后只能是濺你一身水或膠皮管破裂而停止傳輸水。帶寬是對(duì)一個(gè)介質(zhì)能傳輸?shù)淖罡哳l率和最低頻率之間的差異進(jìn)行度量；頻率通常用H z表示563.2.7 多路復(fù)用技術(shù)2.2.頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（FDMFDM）（1 1）工作原理）工作原理FDM技術(shù)將物理信道按頻率劃分為多個(gè)邏輯上的子信道，每個(gè)子信道用來傳送一路信號(hào)，如圖圖3-3-1717所示。（2 2）FDMFDM邏輯信道與物理信道邏輯信道與物理信道其“物理信道”是指實(shí)際復(fù)用的真實(shí)信道；而“邏輯信道”是指劃分出來的每個(gè)子信道。在圖圖3-3-1717所示的網(wǎng)絡(luò)中，共有3個(gè)邏輯信道。（3 3

34、）FDMFDM應(yīng)用條件應(yīng)用條件單個(gè)信號(hào)源所需的帶寬大大小于物理信道總帶寬。（4 4）FDMFDM的應(yīng)用特點(diǎn)的應(yīng)用特點(diǎn)所有用戶在同一個(gè)時(shí)刻，占用了不同的頻帶帶寬資源。FDM適用于傳輸占用帶寬較窄的“模擬信號(hào)”，而不適合傳輸占用帶寬很寬的“基帶信號(hào)”。平時(shí)上網(wǎng)最常用的電話線就采取了多路復(fù)用技術(shù)，在上網(wǎng)的時(shí)候，也可以打電話。5859ADSL非對(duì)稱數(shù)字用戶線，上行和下行帶寬不對(duì)稱通常ADSL可以提供最高1Mbps的上行速率和最高8Mbps的下行速率（也就是我們通常說的帶寬），傳統(tǒng)的電話線系統(tǒng)使用的是銅線的低頻部分（傳統(tǒng)的電話線系統(tǒng)使用的是銅線的低頻部分（4kHz4kHz以下頻段）。以下頻段）。而而AD

35、SLADSL采用采用DMTDMT（離散多音頻）技術(shù)，將原來電話（離散多音頻）技術(shù)，將原來電話線路線路4kHz4kHz到到1.1MHz1.1MHz頻段劃分成頻段劃分成256256個(gè)頻寬為個(gè)頻寬為4.31khz4.31khz的子頻帶。其中，的子頻帶。其中，4khz4khz以下頻段仍用于傳送以下頻段仍用于傳送POTSPOTS（傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)），傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)），20KhZ20KhZ到到138KhZ138KhZ的頻段用來傳送的頻段用來傳送上行信號(hào)，上行信號(hào)，138KhZ138KhZ到到1.1MHZ1.1MHZ的頻段用來傳送下行信的頻段用來傳送下行信號(hào)。號(hào)。603.2.7 多路復(fù)用技術(shù)3.2.7 多路復(fù)用技

36、術(shù)原始波形原始波形頻分后波形頻分后波形帶寬復(fù)用后波形帶寬復(fù)用后波形3.2.7 多路復(fù)用技術(shù)3. 3. 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（1 1）工作原理）工作原理當(dāng)信道允許的傳輸速率大大超過每路信號(hào)需要的傳輸速率時(shí)，就可以采用時(shí)分多路復(fù)用TDM技術(shù)。將線路傳輸時(shí)間分成一個(gè)個(gè)互不重疊的時(shí)隙（time slot），并按一定規(guī)則將這些時(shí)隙分配給多路信號(hào)，每一路信號(hào)在分配給自己的時(shí)隙內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸時(shí)分多路復(fù)用又可分為兩類：時(shí)分多路復(fù)用又可分為兩類：同步時(shí)分多路復(fù)用與異步時(shí)分多路復(fù)用（又稱統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用）同步時(shí)分多路復(fù)用（同步時(shí)分多路復(fù)用（synchronous TDMsynchronous TDM，ST

37、DMSTDM）：）：將時(shí)間片預(yù)先分配給各個(gè)信道，并且時(shí)間片固定不變，因此各個(gè)信道的發(fā)送與接收必須是同步的優(yōu)點(diǎn)：時(shí)隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸優(yōu)點(diǎn)：時(shí)隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸缺點(diǎn)：信道與設(shè)備利用率低（某路信號(hào)沒有足夠多的數(shù)據(jù)，它缺點(diǎn)：信道與設(shè)備利用率低（某路信號(hào)沒有足夠多的數(shù)據(jù)，它所對(duì)應(yīng)的信道會(huì)出現(xiàn)空閑，而其他有大量數(shù)據(jù)要發(fā)送的繁忙的所對(duì)應(yīng)的信道會(huì)出現(xiàn)空閑，而其他有大量數(shù)據(jù)要發(fā)送的繁忙的信道無法占用這個(gè)空閑的信道，由于沒有足夠多的時(shí)間片可利信道無法占用這個(gè)空閑的信道，由于沒有足夠多的時(shí)間片可利用而拖很長(zhǎng)一段的時(shí)間）用而拖很長(zhǎng)一段的時(shí)間）異步時(shí)分多路復(fù)用：異步時(shí)

38、分多路復(fù)用：允許動(dòng)態(tài)地分配時(shí)間片優(yōu)點(diǎn)：提高信道和設(shè)備利用率優(yōu)點(diǎn)：提高信道和設(shè)備利用率缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜（需使用保存輸入排隊(duì)信息的緩沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和比較復(fù)雜的尋缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜（需使用保存輸入排隊(duì)信息的緩沖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和比較復(fù)雜的尋址、控制技術(shù)。）址、控制技術(shù)。）（2 2）TDMTDM邏輯信道與物理信道邏輯信道與物理信道其“物理信道”是指實(shí)際復(fù)用的真實(shí)信道；而“邏輯信道”是指從宏觀上看的每個(gè)子信道。圖3-18所示系統(tǒng)共有A、B、C 3個(gè)邏輯信道，一個(gè)物理信道。（3 3）TDMTDM應(yīng)用條件應(yīng)用條件TDM的應(yīng)用條件是單個(gè)信號(hào)源所需的傳輸速率大大小于物理信道允許的傳輸速率。（4 4）TDMTDM應(yīng)用特點(diǎn)應(yīng)用特

39、點(diǎn)分時(shí)使用物理信道時(shí)，每路信號(hào)使用每個(gè)“時(shí)分復(fù)用幀”的某一固定序號(hào)的時(shí)隙組成一個(gè)子信道；每個(gè)子信道占用的帶寬都是一樣的。663.2.7 多路復(fù)用技術(shù)4. 4. 波分多路復(fù)用技術(shù)（波分多路復(fù)用技術(shù)（WDMWDM）（1 1）什么是波分復(fù)用技術(shù)）什么是波分復(fù)用技術(shù)是指在一根光纖上使用不同波長(zhǎng)，同時(shí)傳送多路光波信號(hào)的一種技術(shù)。（2 2）WDMWDM的工作原理的工作原理實(shí)際上波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。WDM技術(shù)的工作原理如圖圖3-193-19所示。WDM與FDM使用的技術(shù)原理是一樣的，只要每個(gè)信道使用的頻率（即波長(zhǎng)）范圍各不相同，它們就可以通過一條共享光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳輸。（3 3）WDMWDM的適用場(chǎng)

40、合的適用場(chǎng)合波分多路復(fù)用技術(shù)適用于使用光纖通道的網(wǎng)絡(luò)。33、波分復(fù)用、波分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用3.2.7 多路復(fù)用技術(shù)5.5. 其他復(fù)用技術(shù)其他復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用碼分復(fù)用( (Code Division Multiplexing)Code Division Multiplexing)CDM是適于無線信道使用的復(fù)用技術(shù)，它是通過不同的編碼來區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用技術(shù)。不同的移動(dòng)臺(tái)（或手機(jī)）可以使用同一個(gè)頻率，但是每個(gè)移動(dòng)臺(tái)（或手機(jī)）都被分配一個(gè)獨(dú)特的“碼序列”，該碼序列與所有別的碼序列都不同此外，還有頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和同步碼分多址(SC

41、DMA)等多種碼分復(fù)用技術(shù)。 WCDMAWCDMA，全稱為全稱為Wideband CDMAWideband CDMA，寬頻碼分多，寬頻碼分多址復(fù)用址復(fù)用TD-SCDMATD-SCDMA，全稱為，全稱為Time Division - Time Division - Synchronous CDMASynchronous CDMA，時(shí)分同步，時(shí)分同步CDMACDMACDMA2000CDMA2000是由窄帶是由窄帶CDMA(CDMA IS95)CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展技術(shù)發(fā)展而來的寬帶而來的寬帶CDMACDMA技術(shù)，也稱為技術(shù)，也稱為CDMA Multi-CDMA Multi-Carr

42、ierCarrier采用采用CDMACDMA：可提高通信的語音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詼p少干擾對(duì)通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量降低手機(jī)的平均發(fā)射功率 70713.3.1 傳輸介質(zhì)的分類與選擇因素1.1.選擇傳選擇傳輸介質(zhì)的輸介質(zhì)的分類分類網(wǎng)絡(luò)中常用的傳輸介質(zhì)通常分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩類，其分類頻譜參見表表3-43-4。723.3.1 傳輸介質(zhì)的分類與選擇因素有線傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維3類；無線介質(zhì)主要有類型有：無線電波中有：短波、中波、超短波、微波；光波中有：遠(yuǎn)紅外線、激光、衛(wèi)星等類型。由圖圖3-203-20可知：電磁波譜頻率從低到高為：無線電波（含微波）、紅外線、可見

43、光、紫外線、X射線和伽馬射線。733.3.1 傳輸介質(zhì)的分類與選擇因素2.2.傳輸介質(zhì)的選擇因素傳輸介質(zhì)的選擇因素成本。 安裝的難易程度。 容量。衰減及最大距離。 抗干擾能力。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)連接方式。環(huán)境因素。743.3.2雙絞線（twisted pairwire）1.雙絞線（Twisted Pair）是由兩條相互絕緣的導(dǎo)線按照一定的規(guī)格互相纏繞（一般以逆時(shí)針纏繞）在一起而制成的一種通用配線，采用這種方式，不僅可以抵御一部分來自外界的電磁波干擾,也可以降低多對(duì)絞線之間的相互干擾。雙絞線分為2種，應(yīng)用參見圖3-21圖3-23。75分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）兩大類屏蔽雙

44、絞線屏蔽雙絞線（STP）在雙絞線與外層絕緣封套之間有一個(gè)金屬屏蔽層。屏蔽層可減少輻射，防止信息被竊聽，也可阻止外部電磁干擾的進(jìn)入，使屏蔽雙絞線比同類的非屏蔽雙絞線具有更高的傳輸速率。非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）由四對(duì)不同顏色的傳輸線所組成，廣泛用于以太網(wǎng)路和電話線中。非屏蔽雙絞線電纜最早在1881年被用于貝爾發(fā)明的電話系統(tǒng)中。1900年美國(guó)的電話線網(wǎng)絡(luò)亦主要由UTP所組成，由電話公司所擁有。雙絞線常見的有雙絞線常見的有：3類線，5類線和超5類線，以及最新的6類線等 3類線：用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于10BASE-T以太網(wǎng) 5類線用于語音傳輸和最高傳輸速率為

45、1000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于100BASE-T和1000BASE-T以太網(wǎng)超5類線：主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）六類線：該類電纜的傳輸頻率為六類線：該類電纜的傳輸頻率為1MHz1MHz250MHz250MHz，傳輸性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超五類標(biāo)準(zhǔn)，最，傳輸性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超五類標(biāo)準(zhǔn)，最適用于傳輸速率高于適用于傳輸速率高于1Gbps1Gbps的應(yīng)用。六類與超的應(yīng)用。六類與超五類的一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于：改善了在串五類的一個(gè)重要的不同點(diǎn)在于：改善了在串?dāng)_以及回波損耗方面的性能，對(duì)于新一代全擾以及回波損耗方面的性能，對(duì)于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，優(yōu)良的回波損耗雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，優(yōu)良的回

46、波損耗性能是極重要的。性能是極重要的。 通常，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所使用的是通常，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所使用的是3 3類線和類線和5 5類類線，其中線，其中10 BASE-T10 BASE-T使用的是使用的是3 3類線，類線，100BASE-T100BASE-T使用的使用的5 5類線。類線。T568A標(biāo)準(zhǔn)和T568B標(biāo)準(zhǔn) （1 1）直通線（）直通線（Straight CableStraight Cable，又稱標(biāo)準(zhǔn)線），又稱標(biāo)準(zhǔn)線）兩頭均按表3-6中568B標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的線序排列方式制作。用于兩個(gè)不同設(shè)備之間的連接。交換機(jī)-路由器、計(jì)算機(jī)-HUB、計(jì)算機(jī)-交換機(jī)間的連接。（2 2）交叉線（）交叉線（Crossove

47、r CableCrossover Cable，又稱跳階線），又稱跳階線）一頭按照TIA/EIA 568B標(biāo)準(zhǔn)線序制作；另一頭按TIA/EIA 568A標(biāo)準(zhǔn)的線序制作。主要用于兩個(gè)相同設(shè)備之間的連接。如，計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)、交換機(jī)-交換機(jī)等。79T568AT568A標(biāo)準(zhǔn)從第標(biāo)準(zhǔn)從第1 1根第根第8 8根線的顏色依次為：根線的顏色依次為：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白和棕。T568BT568B標(biāo)準(zhǔn)從第標(biāo)準(zhǔn)從第1 1根第根第8 8根線的顏色依次為：根線的顏色依次為：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白和棕。在網(wǎng)絡(luò)施工接線時(shí)，可以隨便選擇一種標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)施工接線時(shí)，可以隨便選擇一種標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)一般同網(wǎng)絡(luò)中所有網(wǎng)線

48、制作采用同一標(biāo)準(zhǔn)，這樣比較規(guī)范在實(shí)際施工布線工程中使用T568B標(biāo)準(zhǔn)的比較多100BASE-T4RJ-45100BASE-T4RJ-45對(duì)雙絞線的規(guī)定如下：對(duì)雙絞線的規(guī)定如下： 1 1、2 2用于發(fā)送，用于發(fā)送，3 3、6 6用于接收，用于接收，4 4、5 5用于用于語音，語音，7 7、8 8是雙向線。是雙向線。 1 1、2 2線必須是雙絞，線必須是雙絞，3 3、6 6雙絞，雙絞，4 4、5 5雙絞，雙絞，7 7、8 8雙絞。雙絞。同軸電纜由里到外分為四層：銅芯，絕緣同軸電纜由里到外分為四層：銅芯，絕緣材料，網(wǎng)狀屏蔽層和絕緣外套。中心銅芯和材料，網(wǎng)狀屏蔽層和絕緣外套。中心銅芯和網(wǎng)狀屏蔽層形成電

49、流回路，因?yàn)橹行你~芯和網(wǎng)狀屏蔽層形成電流回路，因?yàn)橹行你~芯和網(wǎng)狀屏蔽層為同軸關(guān)系而得名。網(wǎng)狀屏蔽層為同軸關(guān)系而得名。3.3.3 同軸電纜 常用的同軸電纜有兩大類：常用的同軸電纜有兩大類：基帶同軸電纜（用于局域網(wǎng)傳輸數(shù)字信號(hào)的50的粗纜和50的細(xì)纜）寬帶同軸電纜（用于寬帶傳輸模擬信號(hào)的75電纜）。普通雙絞線可以傳輸普通雙絞線可以傳輸?shù)皖l與中頻低頻與中頻信號(hào)，同信號(hào)，同軸電纜可以傳輸軸電纜可以傳輸?shù)皖l到特高頻低頻到特高頻信號(hào)，光纖可信號(hào)，光纖可以傳輸以傳輸可見光信號(hào)可見光信號(hào) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 可以在相對(duì)長(zhǎng)的無中繼器的線路上支可以在相對(duì)長(zhǎng)的無中繼器的線路上支持高帶寬通信，距離可以達(dá)到幾公里，寬帶持高帶寬

50、通信，距離可以達(dá)到幾公里，寬帶同軸電纜可以支持幾十公里?？垢蓴_能力強(qiáng)，同軸電纜可以支持幾十公里?？垢蓴_能力強(qiáng)，基帶同軸電纜誤碼率低于基帶同軸電纜誤碼率低于1010-7-7，寬帶同軸電纜寬帶同軸電纜誤碼率低于誤碼率低于1010-9-9缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 一是體積大，細(xì)纜的直徑就有一是體積大，細(xì)纜的直徑就有3/83/8英寸英寸粗，要占用電纜管道的大量空間；二是不能粗，要占用電纜管道的大量空間；二是不能承受纏結(jié)、壓力和嚴(yán)重的彎曲，這些都會(huì)損承受纏結(jié)、壓力和嚴(yán)重的彎曲，這些都會(huì)損壞電纜結(jié)構(gòu)，阻止信號(hào)的傳輸；成本高。局壞電纜結(jié)構(gòu)，阻止信號(hào)的傳輸；成本高。局域網(wǎng)發(fā)展初期曾采用過同軸電纜，隨著技術(shù)域網(wǎng)發(fā)展初期曾采用

51、過同軸電纜，隨著技術(shù)進(jìn)步，逐步被雙絞線替代。進(jìn)步，逐步被雙絞線替代。3.3.4光纖（optical fiber）光導(dǎo)纖維電纜通常由一捆纖維組成，因此得名“光纜”。 1.1.光導(dǎo)纖維電纜的物理結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維電纜的物理結(jié)構(gòu)光纜由纖芯、包層和護(hù)套層組成。單芯光纖的結(jié)構(gòu)見圖3-26，多芯光纖的結(jié)構(gòu)參見圖3-27。2.2.光導(dǎo)纖維電纜的分類與性能參數(shù)光導(dǎo)纖維電纜的分類與性能參數(shù) 單模式光纖：僅允許一束光通過，只能傳輸一路信號(hào)。 多模式光纖：允許多路光束通過，可傳輸多路信號(hào)。843.3.4 光纖 光纖是由成同心圓的雙層透明介質(zhì)構(gòu)成的光纖是由成同心圓的雙層透明介質(zhì)構(gòu)成的一種纖維光纖光纜。使用最廣泛的介質(zhì)材料一

52、種纖維光纖光纜。使用最廣泛的介質(zhì)材料是石英玻璃是石英玻璃(SiO2)(SiO2)。內(nèi)層介質(zhì)稱為纖芯，其。內(nèi)層介質(zhì)稱為纖芯，其折射率高于外層介質(zhì)（稱為包層）。一根光折射率高于外層介質(zhì)（稱為包層）。一根光纖中一般有很多芯扎成束。纖中一般有很多芯扎成束。光纖通信的過程：光纖通信的過程： 在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話在發(fā)送端首先要把傳送的信息（如話音）變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的音）變成電信號(hào)，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻激光束上，使光的強(qiáng)度隨電信號(hào)的幅度（頻率）變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在率）變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后

53、把它變換成電接收端，檢測(cè)器收到光信號(hào)后把它變換成電信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息信號(hào)，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息1光纖的通信原理 光纖通信原理：光纖通信原理： 利用光的全反射原理傳輸信號(hào)。由于纖利用光的全反射原理傳輸信號(hào)。由于纖芯的折射率大于發(fā)射包層的折射率，根據(jù)全芯的折射率大于發(fā)射包層的折射率，根據(jù)全反射原理，進(jìn)入纖芯的光到達(dá)纖芯與包層交反射原理，進(jìn)入纖芯的光到達(dá)纖芯與包層交界面（簡(jiǎn)稱芯界面（簡(jiǎn)稱芯- -包界面）時(shí)的入射角大于全反包界面）時(shí)的入射角大于全反射臨界角時(shí)射臨界角時(shí), ,就能發(fā)生全反射而無光能量透出就能發(fā)生全反射而無光能量透出纖芯，入射光就能在界面經(jīng)無數(shù)次全反射向纖芯，入射光就能在界面經(jīng)無數(shù)次全

54、反射向前傳輸。前傳輸。按傳播模式分為：按傳播模式分為： 單模光纖單模光纖（Single Mode FiberSingle Mode Fiber）和和多模多模光纖光纖 （Multi Mode FiberMulti Mode Fiber） 單模式光纖：僅允許一束光通過，只能傳輸一路信號(hào)。 多模式光纖：允許多路光束通過，可傳輸多路信號(hào)。2光纖的分類 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1 1）通信速度快通信速度快，可以達(dá)到可以達(dá)到1000mbit/s,1000mbit/s,即即1G/s1G/s，有的，有的10G/s10G/s（2 2）傳輸距離長(zhǎng)傳輸距離長(zhǎng) ，由于損耗小，可達(dá)幾十，由于損耗小，可達(dá)幾十甚至上百千米。甚至上百

55、千米。（3 3）信號(hào)干擾小信號(hào)干擾小 ，不受電磁干擾，不受電磁干擾（4 4）安全性較好安全性較好 ，無輻射，難以竊聽。，無輻射，難以竊聽。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1.1.比其他傳輸介質(zhì)貴比其他傳輸介質(zhì)貴2.2.安裝維護(hù)困難安裝維護(hù)困難3.3.質(zhì)地脆，機(jī)械程度低質(zhì)地脆，機(jī)械程度低3光纖的特點(diǎn)3.3.5 無線網(wǎng)絡(luò)與無線介質(zhì)1.1.無線網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸介質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸介質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)（Wireless LAN）。無線傳輸介質(zhì)：無線電波（30MHz 1GHz）、微波（300MHz 300GHz）、紅外線和激光。對(duì)于無線媒體，發(fā)送和接收都是通過天線實(shí)現(xiàn)的，發(fā)送時(shí)，天線將能量發(fā)射到空氣中，接收時(shí)天線從周圍空氣中獲取電磁波2.2.無線傳輸介質(zhì)的類型無線傳輸介質(zhì)的類型9091（1）無線電波通信：主要用在廣播通信中。（2）無線電微波通信：即地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。地面微波系統(tǒng)地面微波系統(tǒng)常用的頻率范圍是常用的頻率范圍是2 240GHz40GHz 這種通信方式受地形和天線高度的限制，兩站之這種通信方式受地形和天線高度的限制，兩站之間的通信距離僅為間的通信距離僅為5050公里左右。因此利用這種通信公里左右。因此利用這