《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課件第2章物理層

1、第2章 物理層知識(shí)鏈接基本特性數(shù)據(jù)通信傳輸媒體相關(guān)技術(shù)第2章 物理層 （標(biāo)注 的標(biāo)題要求必須掌握） 內(nèi)容導(dǎo)航2.3 物理層下面的傳輸媒體2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.1 物理層的基本概念2.6 寬帶接入技術(shù)2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.4 信道復(fù)用技術(shù)課堂練習(xí)課堂實(shí)踐第2章 物理層 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握物理層的基本概念；掌握有關(guān)信道的一系列基本概念；理解信道的極限信息傳輸速率；理解模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別；掌握信道復(fù)用技術(shù)的分類，理解頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，了解波分復(fù)用，掌握碼分復(fù)用CDMA；了解相關(guān)寬帶接入技術(shù)。第2章 物理層 2.1 物理層的基本概念物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接

2、口的一些特性。機(jī)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過程特性指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序第2章 物理層 2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)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在傳輸媒體中數(shù)第2章 物理層 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(hào)接收的信號(hào)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(hào)模擬信號(hào)

3、 輸入漢字顯示漢字?jǐn)?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)第2章 物理層 幾個(gè)術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 “模擬的”(analogous)代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。 “數(shù)字的”(digital)代表消息的參數(shù)的取值是離散的。 碼元(code)在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。01010001010011100一個(gè)信號(hào)（碼元）010011100第2章 物理層 調(diào)制解調(diào)器的作用調(diào)制解調(diào)器(modem)包括：調(diào)制器 (MOdulator) D/A ：把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率范圍在 3

4、003400 Hz 之間的模擬信號(hào)，以便在電話用戶線上傳送。解調(diào)器(DEModulator)A/D：把電話用戶線上傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。目前我國(guó)長(zhǎng)途通信線路已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，因而現(xiàn)在的模擬通信電路就只剩下從用戶電話機(jī)到市話交換機(jī)之間的這一段幾公里長(zhǎng)的用戶線上。 第2章 物理層 調(diào)制解調(diào)器的作用（續(xù)）調(diào)制器的主要作用就是個(gè)波形變換器，它把基帶數(shù)字信號(hào)的波形變換成適合于模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?解調(diào)器的作用就是個(gè)波形識(shí)別器，它將經(jīng)過調(diào)制器變換過的模擬信號(hào)恢復(fù)成原來的數(shù)字信號(hào)。若識(shí)別不正確，則產(chǎn)生誤碼。在調(diào)制解調(diào)器中還要有差錯(cuò)檢測(cè)和糾正的設(shè)施。 第2章 物理層 模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào) 模擬數(shù)據(jù)模

5、擬信號(hào)放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào) PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào) 數(shù)字發(fā)送器第2章 物理層 2.2.2 有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念單向通信（單工通信）只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。AB第2章 物理層 2.2.2 有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念雙向交替通信（半雙工通信）通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。AB第2章 物理層 2.2.2 有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念雙向同時(shí)通信（全雙工通信）通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。AB第2章 物理層 基帶(baseband)信號(hào)和帶通(band pass)信號(hào) 基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）來自信源的信號(hào)。像計(jì)

6、算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。帶通信號(hào)把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號(hào)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）。 不能通過能通過0頻率(Hz)W (Hz) 不能通過f1f2第2章 物理層 幾種最基本的調(diào)制方法 基帶信號(hào)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(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。 最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨

7、基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 基帶信號(hào)為什么需要調(diào)制？第2章 物理層 對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法 010011100基帶信號(hào)調(diào)頻調(diào)相調(diào)幅0無(wú)載波1有載波0頻率f21頻率f10相位0度1相位180度第2章 物理層 數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道 有失真，但可識(shí)別失真大，無(wú)法識(shí)別 實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形速率越高，距離越遠(yuǎn)，失真就越嚴(yán)重2.2.3 信道的極限容量 第2章 物理層 奈氏準(zhǔn)則實(shí)際信道碼元的傳輸速率是具有上限值的如果實(shí)際速率超過這個(gè)上限值會(huì)怎樣？會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別

8、）成為不可能那么如何才能使速率足夠高且能避免碼間串?dāng)_？使信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號(hào)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?dāng)_。第2章 物理層 香農(nóng)公式香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率 C 可表達(dá)為 C = W log2(1+S/N) b/s W 為信道的帶寬（以 Hz 為單位）；S 為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N 為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。第2章 物理層 香農(nóng)公式表明 C = W log2(1+S/N) b/s W越大S/N信噪比越大C越高或傳輸速率C無(wú)差錯(cuò)的傳輸WS/N

9、 C 或?qū)嶋H信道信息傳輸速率 C第2章 物理層 請(qǐng)注意 C = W log2(1+S/N) b/s W已確定S/N信噪比不能再提高C碼元傳輸速率達(dá)到了上限值還有辦法提高信息的傳輸速率嗎?用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量。第2章 物理層 2.3 物理層下面的傳輸媒體2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體第2章 物理層 無(wú)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(wú)線電 調(diào)頻無(wú)線電 海事無(wú)線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 10

10、13 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)無(wú)線電 電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜第2章 物理層 2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體雙絞線屏蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)無(wú)屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜50 同軸電纜75 同軸電纜光纜 第2章 物理層 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(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體無(wú)屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP同軸電纜抗電磁干擾第2章 物理

11、層 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） 包層纖芯第2章 物理層 光纖的工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涞?章 物理層 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第2章 物理層 2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體 無(wú)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，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳播。 地面微波接力通信衛(wèi)星通信 第2章 物理層 2.4 信道復(fù)用技術(shù)2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2.4.2 波分復(fù)用2.4.3 碼分復(fù)用第

12、2章 物理層 共享信道2.4.1 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a) 不使用復(fù)用技術(shù)(b) 使用復(fù)用技術(shù)第2章 物理層 頻分復(fù)用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 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(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)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(shí)間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5同一時(shí)間占用不同帶寬第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用T

13、DM(Time Division Multiplexing) 頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM 幀）第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用 頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCDB 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用 頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC 在 TDM 幀中的

14、位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用 頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDDD 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè) TDM 幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。不同時(shí)間占用相同帶寬第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用TDM頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA 在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是

15、 TDM 幀的長(zhǎng)度）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。第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi) ABCDaabbcdbcattttt4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶固定用來傳a固定用來傳b固定用來傳c固定用來傳d第2章 物理層 時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi) ABCDaabbcdbcattttt4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。 第2章 物理層 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 STDM(Statistic TDM) 用戶ABCDabcdttt

16、tt3 個(gè) STDM 幀#1acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用使用STDM幀來傳送復(fù)用數(shù)據(jù)，集中器按順序掃描要發(fā)送的數(shù)據(jù)集中器第2章 物理層 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(fù)用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用8 2.5

17、Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器摻鉺光纖放大器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器波長(zhǎng)DWDM密集波分復(fù)用第2章 物理層 2.4.3 碼分復(fù)用 CDM(Code Division Multiplexing) 常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)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)。 每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。 第2章 物理層 碼片序列(chip sequence) 每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m b

18、it 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 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。通常用-1代表0，+1代表1，則S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) 第2章 物理層 碼片序列特點(diǎn)每一個(gè)站分配的碼片序列不僅不同而且還要正交：ST=0該站向量S和各站碼片反碼的向量的內(nèi)積也是0：ST=0任何一個(gè)碼片向量規(guī)格化內(nèi)積都是1：SS=1該站碼片向量S和其反碼向量的規(guī)格化內(nèi)積是-1：SS= -1令向

19、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。 第2章 物理層 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(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào) 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-1-1-1+1+1-1+1+1發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送碼片序列本身；發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送碼片序列反碼。-1-1+1-1+1+1+1-1-2-2+0+0+2+0+2+0反碼+1+1+1-1-1+1-1-1反碼+2+2+0+0-2+0-2+0第2章 物理層 CDMA 的工作原理 S 站的碼片序列 S110

20、ttttttm 個(gè)碼片tS 站發(fā)送的信號(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào) 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)送端接收端接收端信號(hào)是什么？S站收到的信號(hào)又是什么？接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)一樣S站收到信號(hào)= S (Sx+Tx）= S Sx第2章 物理層 2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)用數(shù)字信道傳輸模擬數(shù)據(jù)時(shí)，需要對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制PCM (Pulse Code Modulation) 。PCM最初并不是為傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的，它的目的是為了能使電話局之間的一條中繼線不只傳送一路電話而是可以同時(shí)傳送幾十路電話所設(shè)計(jì)的。第2章 物理層 PCM基本原理PCM是將模擬電

21、話信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)首先要對(duì)電話信號(hào)進(jìn)行取樣。根據(jù)取樣定理，只要取樣頻率不低于電話信號(hào)最高頻率的2倍，就可以從取樣的脈沖信號(hào)中無(wú)失真地恢復(fù)出原來的電話信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)的電話信號(hào)的最高頻率為3.4KHz，為方便起見，取最高頻率為4KHz，那么取樣頻率就是8KHz，相當(dāng)于取樣周期為125s，即每秒鐘采樣8000次。下一步是進(jìn)行編碼。在我國(guó)使用的PCM體制中，電話信號(hào)是采用8bit編碼，也就是說，將取樣后的模擬電話信號(hào)量化為256個(gè)不同等級(jí)中的一個(gè)。第2章 物理層 (c)t(a)t取樣周期電話信號(hào)(b)t(d)t(e)t恢復(fù)后的電話信號(hào)模擬電話信號(hào)取樣脈沖信號(hào)編碼數(shù)字信號(hào)解碼脈沖信號(hào)恢復(fù)模擬信號(hào)00101

22、10010010011PCM基本原理t第2章 物理層 舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。 通常把若干通話復(fù)用在一起以后的通路組稱為一個(gè)基本群路,然后更大的通路均在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步復(fù)用(4倍)為高次群。 第2章 物理層 舊的數(shù)字傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。 不是同步傳輸。在過去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)的數(shù)字網(wǎng)主要是采用準(zhǔn)同步方式。 同步傳輸是以同步的時(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的 第2章 物理層 同步光纖網(wǎng) SONET同步光纖網(wǎng) SONET (

23、Synchronous Optical Network) 的各級(jí)時(shí)鐘都來自一個(gè)非常精確的主時(shí)鐘。 第 1 級(jí)同步傳送信號(hào) STS-1 (Synchronous Transport Signal)的傳輸速率是 51.84 Mb/s。光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)光載波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。 第2章 物理層 同步數(shù)字系列 SDH ITU-T 以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) SONET 為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列 SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。一般可認(rèn)為 SDH 與 SONET 是同義詞。SDH 的基本速率為 155.52 Mb/s，稱為第 1

24、級(jí)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。 第2章 物理層 2.6 寬帶接入技術(shù)2.6.1 xDSL技術(shù)2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)）2.6.3 FTTx 技術(shù)第2章 物理層 2.6.1 xDSL技術(shù)xDSL 技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在 3003400 kHz 的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過的信號(hào)頻率仍然超過 1 MHz。xDSL 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

25、留給用戶上網(wǎng)使用。DSL 就是數(shù)字用戶線(Digital Subscriber Line)的縮寫。而 DSL 的前綴 x 則表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。 第2章 物理層 xDSL 的幾種類型 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非對(duì)稱數(shù)字用戶線HDSL (High speed DSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL (Single-line DSL)：1 對(duì)線的數(shù)字用戶線VDSL (Very high speed DSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL ：ISDN 用戶線。RADSL (Rate-Adaptive DSL)：速率自適應(yīng) DSL，是

26、ADSL 的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線路速率）。 第2章 物理層 ADSL 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(yuǎn)端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復(fù)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(yuǎn)端 Remote）電話分離器 PS (POTS Splitter) 第2章 物理層 第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和

27、G.992.4）ADSL2+（G.992.5）通過提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。采用了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù) SRA (Seamless Rate Adaptation)，可在運(yùn)營(yíng)中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改善了線路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功能，這對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有非常重要的意義。第2章 物理層 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)HFC (Hybrid Fiber Coax)HFC 網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng) CATV 的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。HFC 網(wǎng)除可傳送 CATV 外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有的 CATV 網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電

28、纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而 HFC 網(wǎng)則需要對(duì) CATV 網(wǎng)進(jìn)行改造， 第2章 物理層 HFC 的主要特點(diǎn) (1) HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖HFC 網(wǎng)將原 CATV 網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。在模擬光纖中采用光的振幅調(diào)制 AM，這比使用數(shù)字光纖更為經(jīng)濟(jì)。模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fiber node)，即光分配結(jié)點(diǎn) ODN (Optical Distribution Node)。在光纖結(jié)點(diǎn)光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在光纖結(jié)點(diǎn)以下就是同軸電纜。 第2章 物理層 (2) HFC 網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu) 同軸電纜頭端模擬光纖放大器引入線分路器

29、光纖結(jié)點(diǎn)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)HFC 的主要特點(diǎn) 第2章 物理層 (3) HFC 網(wǎng)具有比 CATV 網(wǎng)更寬的頻譜，且具有雙向傳輸功能 下行信道上行信道5 40 50 550 750 1000原有模擬電視數(shù)字信號(hào)頻率(MHz)保留HFC 的主要特點(diǎn) 第2章 物理層 (4) 每個(gè)家庭要安裝一個(gè)用戶接口盒 用戶接口盒 UIB (User Interface Box)要提供三種連接，即：使用同軸電纜連接到機(jī)頂盒(set-top box)，然后再連接到用戶的電視機(jī)。使用雙絞線連接到用戶的電話機(jī)。使用電纜調(diào)制解調(diào)器連接到用戶的計(jì)算機(jī)。HFC 的主要特點(diǎn) 第2章 物理層 2.6.3 FTTx 技術(shù) FTTx（

30、光纖到）也是一種實(shí)現(xiàn)寬帶居民接入網(wǎng)的方案。這里字母 x 可代表不同意思。光纖到家 FTTH (Fiber To The Home)：光纖一直鋪設(shè)到用戶家庭可能是居民接入網(wǎng)最后的解決方法。光纖到大樓 FTTB (Fiber To The Building)：光纖進(jìn)入大樓后就轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后用電纜或雙絞線分配到各用戶。光纖到路邊 FTTC (Fiber To The Curb)：從路邊到各用戶可使用星形結(jié)構(gòu)雙絞線作為傳輸媒體。 第2章 物理層 重點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)通信的相關(guān)概念FDM、TDM/STDM、WDM/DWDM、CDMA、PCM、 SONET、 SDH、 ADSL、 HFC、 FTTx的含義基本

31、了解物理層傳輸媒體的種類CDMA通信的相關(guān)計(jì)算本章小結(jié)第2章 物理層 課后作業(yè)2-142-16教材P62第2章 物理層 說明：本課練習(xí)題以全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、網(wǎng)絡(luò)工程師資格考試以及考研試題為輔助。選擇題填空題簡(jiǎn)答題課堂練習(xí)第2章 物理層 1.D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)是分辨率和（ ）?！続】誤差【B】精度【C】量程【D】穩(wěn)定時(shí)間選擇題第2章 物理層 2.多路復(fù)用的主要目的不包括（ ）。 【A】提高通信線路利用率【B】提高通信線路通信能力【C】提高通信線路數(shù)據(jù)率【D】降低通信線路通信費(fèi)用選擇題第2章 物理層 3.光纖作為傳輸介質(zhì)的主要特點(diǎn)是（ ）。等級(jí)I保密性好 II高帶寬 III低誤碼率

32、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜 【A】I、II和IV【B】 I、II和III 【C】 II和 【D】 III和IV 選擇題第2章 物理層 1. 將溫度，壓力，流量、位移、轉(zhuǎn)速及連續(xù)變化的電壓、電流等變?yōu)楣┯?jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換稱為 。 填空題模數(shù)轉(zhuǎn)換或A/D轉(zhuǎn)換第2章 物理層 1.試比較模擬通信與數(shù)字通信。簡(jiǎn)答題模擬信號(hào)的電平隨時(shí)間連續(xù)變化，語(yǔ)音信號(hào)是典型的模擬信號(hào)。能傳輸模擬信號(hào)的信道稱為模擬信道。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號(hào)，必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號(hào)之間的變換（A/D變換器），例如，調(diào)制解調(diào)過程。離散的數(shù)字信號(hào)在計(jì)算機(jī)中指由“0”、“1”二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列。能傳輸離散的數(shù)字信號(hào)的信道稱為數(shù)字信道。當(dāng)利用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號(hào)是不需要進(jìn)行變換。數(shù)字信道適宜于數(shù)字信號(hào)的傳輸，需解決數(shù)字信道與計(jì)算機(jī)之間的接口問題。第2章 物理層 The End！第2章 物理層 課堂實(shí)踐1 網(wǎng)線制作 在組建網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，網(wǎng)線的制作是一大重點(diǎn)，整個(gè)過程都要準(zhǔn)確到位，排序的錯(cuò)誤和壓制的不到位都將直接影響網(wǎng)線的使用，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不通或者網(wǎng)速慢。 第2章 物理層 1.制作工具與材料壓線鉗第2章 物理層 1.制作工具與材料雙絞線 第2章 物理層 1.制作工具與材料RJ-45接口第2章 物理層 1.制作工具與材料水晶頭 第2章 物理層 2.雙絞線制作全過程第一步 ：利用壓線鉗的剪線刀口剪裁出計(jì)