計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件-物理層2[1]

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)computer networks蔡麗蔡麗QQ:3663279第第 2 章章 物理層物理層2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念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2.2.1 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 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量物理層的定義物理層的定義n物理層物理層提供提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，程的特性，目的目的是啟動、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)是啟動、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行比特傳輸?shù)逆溌穼?shí)體之間進(jìn)行比特傳輸?shù)奈锢磉B接物理連接。這種連接可能通過中繼系

2、統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)這種連接可能通過中繼系統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)內(nèi)的傳輸也是在物理層的。內(nèi)的傳輸也是在物理層的。物理層的功能物理層的功能n在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳透明的比特流傳輸輸。物理層的主要任務(wù)物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： n機(jī)械特性機(jī)械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、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。引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。n電氣特性電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。電壓的范圍。n功能特性功能特性

3、指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。壓表示何種意義。n過程特性過程特性 指明對于不同功能的各種可能事件指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。的出現(xiàn)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 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量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 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(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(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 輸入漢字顯示漢字

4、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(jī) 2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念n信號信號n數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型n通信方式通信方式n同步方式同步方式 n調(diào)制方法調(diào)制方法2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量 n香農(nóng)公式香農(nóng)公式n信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率 C 可表達(dá)為可表達(dá)為n 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。信噪比信噪比nS/N為信噪比。為信噪比。n由

5、于實(shí)際使用的信道的信噪比都要足夠大由于實(shí)際使用的信道的信噪比都要足夠大,故常表故常表示成示成10log10(S/N),以分貝以分貝(dB)為單位來計量。為單位來計量。n信噪比為信噪比為30dB ，則，則S/N1000。n30 10log10(S/N)n3 log10(S/N),n103 S/N2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體2.3 物理層下面的傳輸媒體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)fLF

6、MFHFVHF 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(lǐng)域使用的電磁波的頻譜電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)n傳輸介質(zhì)可以分為有線和無線傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)可以分為有線和無線傳輸介質(zhì)在有線介質(zhì)中，電磁波沿著物理通路在有線介質(zhì)中，電磁波沿著物理通路呈導(dǎo)向性傳播呈導(dǎo)向性傳播無線介質(zhì)可以傳播電磁波，但無線介質(zhì)可以傳播電磁波，但并不為它們導(dǎo)向并不為它們導(dǎo)向

7、n有線介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖有線介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖等等n無線介質(zhì)一般指自由空間（大氣、真空）無線介質(zhì)一般指自由空間（大氣、真空）2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體n雙絞線雙絞線屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)無屏蔽雙絞線無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同軸電纜同軸電纜50 同軸電纜同軸電纜75 同軸電纜同軸電纜n光纜光纜 非屏蔽雙絞線（非屏蔽雙絞線（UTP）n由由4對雙絞線和一層塑料護(hù)套構(gòu)成對雙絞線和一層塑料護(hù)套構(gòu)成n完全依靠雙絞線對產(chǎn)生的消除效果來限制由電完全依靠雙絞線對產(chǎn)生的消除效

8、果來限制由電磁干擾和無線電頻率干擾而引起的信號退化磁干擾和無線電頻率干擾而引起的信號退化nEIA/TIA為非屏蔽雙絞線定義了六種不同的質(zhì)為非屏蔽雙絞線定義了六種不同的質(zhì)量類別，常用的有量類別，常用的有3類（類（CAT-3）、）、5類（類（CAT-5） 、超、超5類（類（CAT-5e）和）和6類（類（CAT-6）n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、容易安裝且比其它類型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)、容易安裝且比其它類型的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)便宜；便宜；2、尺寸較小，節(jié)省空間；、尺寸較小，節(jié)省空間；n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、易受電磁信號干擾；、易受電磁信號干擾；2、傳輸距離短、傳輸距離短非屏蔽雙絞線（非屏蔽雙絞線（UTP）屏蔽雙絞線（屏蔽雙絞線（STP）

9、n屏蔽雙絞線結(jié)合了屏蔽技術(shù)和消除技術(shù)屏蔽雙絞線結(jié)合了屏蔽技術(shù)和消除技術(shù)n4對線纜全由金屬薄片包圍著對線纜全由金屬薄片包圍著n優(yōu)點(diǎn)：屏蔽雙絞線能對所有類型的外界優(yōu)點(diǎn)：屏蔽雙絞線能對所有類型的外界干擾更有效地進(jìn)行阻止干擾更有效地進(jìn)行阻止n缺點(diǎn)：在安裝費(fèi)用和難度方面，它比非缺點(diǎn)：在安裝費(fèi)用和難度方面，它比非屏蔽雙絞線要昂貴和更困難屏蔽雙絞線要昂貴和更困難屏蔽雙絞線（屏蔽雙絞線（STP）同軸電纜同軸電纜n結(jié)構(gòu)：內(nèi)導(dǎo)體、絕緣材料、外導(dǎo)體（屏蔽層）、保護(hù)套結(jié)構(gòu)：內(nèi)導(dǎo)體、絕緣材料、外導(dǎo)體（屏蔽層）、保護(hù)套n基帶同軸電纜基帶同軸電纜(50 )、寬帶同軸電纜、寬帶同軸電纜(75 )n粗纜粗纜連接距離長，可靠性高

10、但安裝難度大，造價高連接距離長，可靠性高但安裝難度大，造價高n細(xì)纜細(xì)纜安裝較簡單，造價也低，但需切斷電纜安裝網(wǎng)絡(luò)連接頭安裝較簡單，造價也低，但需切斷電纜安裝網(wǎng)絡(luò)連接頭BNC，當(dāng)接頭多時容易產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象，當(dāng)接頭多時容易產(chǎn)生接觸不良的現(xiàn)象外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜的連接器同軸電纜的連接器nT型連接頭型連接頭nBNC連接器連接器n終端匹配電阻終端匹配電阻 T型連接頭型連接頭 BNC連接器連接器 終端匹配電阻終端匹配電阻 光纖光纖n光纖（光纖（optical fiber）即光導(dǎo)纖維。利用光導(dǎo)纖維作為光）即光導(dǎo)纖維。利用光導(dǎo)纖維作為光的傳輸介質(zhì)，以光波為信號載體的光纖通信。的傳輸

11、介質(zhì)，以光波為信號載體的光纖通信。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：抗電磁干擾能力強(qiáng)抗電磁干擾能力強(qiáng)低損耗低損耗高傳輸速率高傳輸速率n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：費(fèi)用高費(fèi)用高不易安裝和維護(hù)不易安裝和維護(hù)質(zhì)地脆易斷裂，機(jī)械性能差質(zhì)地脆易斷裂，機(jī)械性能差光纖的結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)n纖芯：具有高折射率的純玻璃纖芯：具有高折射率的純玻璃n包層：具有較低折射率的玻璃或塑料制成包層：具有較低折射率的玻璃或塑料制成n護(hù)套：塑料制成的保護(hù)套護(hù)套：塑料制成的保護(hù)套光線在光纖中的折射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） 包層纖芯光纖的工作原理光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)

12、光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w模式類型光纖模式類型n多模光纖多模光纖不同的光線以不同的反射角傳播，可以認(rèn)為每一束不同的光線以不同的反射角傳播，可以認(rèn)為每一束光線有一個不同的模式光線有一個不同的模式特點(diǎn)：存在色散現(xiàn)象，適于中短距離中小容量的通特點(diǎn)：存在色散現(xiàn)象，適于中短距離中小容量的通信信n單模光纖單模光纖光纖的直徑被減小到一個光波波長大小，光在其中光纖的直徑被減小到一個光波波長大小，光在其中沒有反射，而是沿直線傳播沒有反射，而是沿直線傳播特點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)；衰減小；傳輸速率高；但價格特點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)；衰減??；傳輸速率高；但價格昂貴；適于大容量遠(yuǎn)距離通信昂貴；適于大容量遠(yuǎn)距離通信輸入脈沖

13、輸出脈沖單模光纖多模光纖與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傳輸系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)n光源：光源：LED(發(fā)光二極管發(fā)光二極管)ILD(注入式激光二極管注入式激光二極管)n光檢測器：光檢測器：光電二極管光電二極管(PIN)雪崩光電二極管雪崩光電二極管(APD)LED與與ILD比較比較LEDILD數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率低低高高模式模式多模多模多?；騿文６嗄；騿文鬏斁嚯x傳輸距離短短長長使用壽命使用壽命長長短短工作溫度范工作溫度范圍圍較寬較寬較窄較窄造價造價低低高高2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體 n自由空間自由空間n傳輸方式傳輸方式無線電波（全向）無線電波（全向）地面微波（定向

14、）地面微波（定向）衛(wèi)星微波（定向）衛(wèi)星微波（定向）紅外傳輸（定向）紅外傳輸（定向）激光（定向）激光（定向） 無線局域網(wǎng)使用的無線局域網(wǎng)使用的 ISM 頻段頻段 26 83.5 125頻帶 MHz MHz MHz頻率 902 928 2.4 2.4835 5.725 5.850 MHz MHz GHz GHz GHz GHz第第 2 章章 物理層（續(xù)）物理層（續(xù)）2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) 2.4.1 頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用 2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用 2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用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)

15、2.6.1 xDSL技術(shù)技術(shù) 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)）網(wǎng)） 2.6.3 FTTx 技術(shù)技術(shù)2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)2.4.1 頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù) n復(fù)用復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本是通信技術(shù)中的基本概念。概念。 +( )+A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道(a) 使用單獨(dú)的信道(b) 使用共享信道復(fù)用分用頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing)

16、n用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過程中自始至終都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。占用這個頻帶。n頻分復(fù)用頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源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（請注意，這里的“帶寬帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。送速率）。 頻率時間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5時分復(fù)用時分復(fù)用TDM(Time Division Multiplexing) n時分復(fù)用時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)時分復(fù)用幀用幀（TDM 幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每

17、一幀）。每一個時分復(fù)用的用戶在每一個個 TDM 幀中占用固定序號的時隙。幀中占用固定序號的時隙。n每一個用戶所占用的時隙是每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(xiàn)周期性地出現(xiàn)（其周（其周期就是期就是 TDM 幀的長度）。幀的長度）。nTDM 信號也稱為信號也稱為等時等時(isochronous)信號。信號。n時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的同樣的頻帶寬度。頻帶寬度。時分復(fù)用時分復(fù)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 幀時分復(fù)用時分復(fù)用 頻率時間C DC

18、DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復(fù)用時分復(fù)用 頻率時間BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀時分復(fù)用時分復(fù)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 幀時分復(fù)用可能會造成時分復(fù)用可能會造成線路資源的浪費(fèi)線路資源的浪費(fèi) ABCDaabbcdb cattttt4 個時分復(fù)用幀#1acbcd時分復(fù)用#2#3#4用戶使用時分復(fù)用系統(tǒng)傳送計算機(jī)數(shù)據(jù)時，由于計

19、算機(jī)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。 統(tǒng)計時分復(fù)用統(tǒng)計時分復(fù)用 STDM(Statistic TDM) 用戶ABCDabcdttttt3 個 STDM 幀#1acbab bcacd#2#3統(tǒng)計時分復(fù)用集中器 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 波分復(fù)用波分復(fù)用 WDM(Wavelength

20、Division Multiplexing) n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。 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器摻餌光纖放大器摻餌光纖放大器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器8 2.5 Gb/s1310 nm2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing) n常用的名詞是常用的名詞是碼分多址碼分多址 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。此彼此不會造成干擾。n這種系統(tǒng)發(fā)送

21、的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。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每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，稱個短的間隔，稱為為碼片碼片(chip)。碼片序列碼片序列(chip sequence) n每個站被指派一個唯一的每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。碼片序列。如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 n例如，例如，S 站的站的 8 bit 碼片序列是碼片序

22、列是 00011011。發(fā)送比特發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列時，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列時，就發(fā)送序列 11100100。nS 站的碼片序列：站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的重要特點(diǎn)的重要特點(diǎn)n每個站分配的碼片序列不僅必須每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同各不相同，并且還必須并且還必須互相正交互相正交(orthogonal)。n在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。 碼片序列的正交關(guān)系碼片序列的正交關(guān)系 n令向量令向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量，令的碼片向量，令 T 表示表示

23、其他任何站的碼片向量。其他任何站的碼片向量。 n兩個不同站的碼片序列正交，就是向量兩個不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和和T 的規(guī)格化內(nèi)積的規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是都是 0： 011miiiTSmTS(2-3)碼片序列的正交關(guān)系舉例碼片序列的正交關(guān)系舉例 n令向量令向量 S 為為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量向量 T 為為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 n把向量把向量 S 和和 T 的各分量值代入的各分量值代入(2-3)式式就可看出這兩個碼片序列是正交的。就可看出這兩個碼片序列是正交的。 n任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積任何

24、一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是都是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)積值是是 1。 n例：向量例：向量S為為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)。n則：則：S * S1n S * S1正交關(guān)系的另一個重要特性正交關(guān)系的另一個重要特性 mimiimiiimSmSSm112211) 1(111SSCDMA 的工作原理的工作原理 S 站的碼片序列 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)送端接收端例例n共有

25、四個站進(jìn)行碼分多址共有四個站進(jìn)行碼分多址CDMA通信，四個站的通信，四個站的碼片序列為：碼片序列為：nA:（ -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 ）nB:（ -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 ）nC:（ -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1 ）nD:（ -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 ）n現(xiàn)收到這樣的碼片序列（現(xiàn)收到這樣的碼片序列（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）n問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送的是問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送的是1還是還是0？解解nSA=（11311311）8=1，nSB=（11311311）8=1，nSC=（1131

26、1311）8=0，nSD=（11311311）8=1，nA發(fā)送發(fā)送1 B發(fā)送發(fā)送0 C無發(fā)送無發(fā)送 D發(fā)送發(fā)送12.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)n脈碼調(diào)制的基本概念脈碼調(diào)制的基本概念n脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 PCM 體制體制n同步光纖網(wǎng)同步光纖網(wǎng) SONET 和同步數(shù)字系列和同步數(shù)字系列 SDH脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制n為了將模擬電話信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須對電話為了將模擬電話信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須對電話信號進(jìn)行取樣信號進(jìn)行取樣。即每隔一定的時間間隔，取模擬信。即每隔一定的時間間隔，取模擬信號的當(dāng)前值作為樣本。該樣本代表了模擬信號在某號的當(dāng)前值作為樣本。該樣本代表了模擬信號在某一時刻的瞬時值。一系列連一時

27、刻的瞬時值。一系列連 續(xù)的樣本可用來代表續(xù)的樣本可用來代表模擬信號在某一區(qū)間隨時間變化的值。取樣的頻率模擬信號在某一區(qū)間隨時間變化的值。取樣的頻率可根據(jù)奈氏取樣定理可根據(jù)奈氏取樣定理 確定。確定。n奈氏取樣定理奈氏取樣定理表述為，只要取樣頻率大于模擬信號表述為，只要取樣頻率大于模擬信號最高頻率的最高頻率的2倍，則可以用得到的樣本空間恢復(fù)原倍，則可以用得到的樣本空間恢復(fù)原來的模擬信號。即來的模擬信號。即12112m axffT脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制PCM的基本原理（a）模擬電話信號 （b）取樣后的脈沖信號 （c）編碼后的數(shù)字信號（d）解碼后的脈沖信號 （e）恢復(fù)后的模擬電話信號 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)

28、據(jù)信號編碼n基帶傳輸中采用的編碼方式常用的有以下基帶傳輸中采用的編碼方式常用的有以下3 3種：種：不歸零編碼不歸零編碼NRZNRZ曼切斯特編碼曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼 不歸零編碼不歸零編碼NRZNRZn規(guī)定用負(fù)電平表示規(guī)定用負(fù)電平表示“0”0”，用正電平表示，用正電平表示“1”1”。n為保證收發(fā)正確，必須另外傳送時鐘同步為保證收發(fā)正確，必須另外傳送時鐘同步信號，信號，n如果如果“1”1”與與“0”0”個數(shù)不相等時，存在直個數(shù)不相等時，存在直流分量，增大了損耗。流分量，增大了損耗。曼切斯特編碼曼切斯特編碼n發(fā)送發(fā)送“0”0”時，前一半時間為低電平，后一時，前一半時間為低電平，

29、后一半時間為高電平。半時間為高電平。n發(fā)送發(fā)送“1”1”時，前一半時間為高電平，后一時，前一半時間為高電平，后一半時間為低電平。半時間為低電平。n中間的跳變作為同步信號。中間的跳變作為同步信號。n曼氏編碼不含直流分量，但編碼效率較低。曼氏編碼不含直流分量，但編碼效率較低。差分曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼n是對曼氏編碼的改進(jìn)。是對曼氏編碼的改進(jìn)。n每比特的中間跳變僅做同步用。每比特的中間跳變僅做同步用。n每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變決定。變決定。n發(fā)生跳變表示發(fā)生跳變表示“0”0”，不發(fā)生跳變表示，不發(fā)生跳變表示“1”1”。編碼示意圖編碼示意圖 脈碼調(diào)制

30、脈碼調(diào)制 PCM 體制體制 n脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 PCM 體制最初是為了在電話局之間的中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。繼線上傳送多路的電話。n由于歷史上的原因，由于歷史上的原因，PCM 有兩個互不兼容的國際有兩個互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的標(biāo)準(zhǔn)，即北美的 24 路路 PCM（簡稱為（簡稱為 T1）和歐洲）和歐洲的的 30 路路 PCM（簡稱為（簡稱為 E1）。我國采用的是歐洲）。我國采用的是歐洲的的 E1 標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。nE1 的速率是的速率是 2.048 Mb/s，而，而 T1 的速率是的速率是 1.544 Mb/s。n當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用復(fù)用的方法。當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可采用復(fù)用的方法。 E1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)nE1的時分復(fù)用幀長度的時分復(fù)用幀長度T=0.125usn有有32個時隙個時隙n每個時隙傳送每個時隙傳送8bit的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)n因此因此E1的速率為的速率為3281/T25680002.048MbpsT1標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)n