物理層詳解課件

第3章物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)（即通信信道）。物理層的傳輸單位為比特，即一個(gè)二進(jìn)制位（“0”或“1”）。第3章物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它的ITU的X.25建議的DTE與DCEITU的X.25建議的DTE與DCE3.1物理層接口與協(xié)議3.1.1物理層接口

ISO對OSI模型的物理層所作的定義為：在物理信道實(shí)體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為比特流傳輸所需的物理連接的激活、保持和去除提供機(jī)械的、電氣的、功能性和規(guī)程性的手段。比特流傳輸可以采用異步傳輸，也可以采用同步傳輸完成3.1物理層接口與協(xié)議3.1.1物理層接口3.1.2物理層的功能和提供的服務(wù)1．機(jī)械特征為了使不同廠家生產(chǎn)的DTE、DCE設(shè)備便于連接，物理層的機(jī)械特性對插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔芯數(shù)及其排列方式、鎖定裝置形式作了詳細(xì)的規(guī)定，其幾何尺寸與DCE連接相配合，插針芯數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對稱。3.1.2物理層的功能和提供的服務(wù)1．機(jī)械特征ISO標(biāo)準(zhǔn)化了DCE連接器的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。一般來說，DTE的連接器常用插針形式，其幾何尺寸與DCE連接器相配合.ISO標(biāo)準(zhǔn)化了DCE連接器的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。一2．電氣特征物理層的電氣特征規(guī)定了導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路的特性，DTE與DCE接口的各根導(dǎo)線（也稱電路）的電氣連接方式有非平衡方式、采用差動(dòng)接收器的非平衡方式和平衡方式三種。2．電氣特征3．信號(hào)的功能特性物理層的功能特性規(guī)定了接口信號(hào)的來源、作用以及其它信號(hào)之間的關(guān)系。4．規(guī)程特性物理層的規(guī)程特性規(guī)定了使用交換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制步驟，這些控制步驟的應(yīng)用使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿?。目前由ITU建議在物理層使用的規(guī)程有V系列標(biāo)準(zhǔn)，X系列標(biāo)準(zhǔn)，它們分別適用于各種不同的交換電路中。3．信號(hào)的功能特性3.1.3物理層協(xié)議舉例1．RS-232C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，并通過調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來的技術(shù)規(guī)定。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口只控制DTE與DCE之間的通信，與連接在兩個(gè)DCE之間的電話網(wǎng)絡(luò)沒有直接的關(guān)系。3.1.3物理層協(xié)議舉例1．RS-232C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)利用RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“O”的電平為+5至+15伏，也即RS-232C采用士15伏的負(fù)邏輯電平，±5伏之間為過度區(qū)域不作定義。RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏

RS-232C功能特性引腳號(hào)信號(hào)線功能說明信號(hào)線型連接方向1

2

3

4

5

6

7

8

20

22AA

BA

BB

CA

CB

BB

AB

CF

CD

CE保護(hù)地線(GND)

發(fā)送數(shù)據(jù)(TD)

接收數(shù)據(jù)(RD)

請求發(fā)送(RTS)

清除發(fā)送(CTS)

數(shù)據(jù)設(shè)備就緒(DSR)

信號(hào)地線(Sig.GND)

載波檢測(CD)

數(shù)據(jù)終端就緒(DTR)

振鈴指示(RI)地線

數(shù)據(jù)線

數(shù)據(jù)線

控制線

控制線

控制線

地線

控制線

控制線

控制線

→DCE

→DTE

→DCE

→DTE

→DTE

→DTE

→DCE

→DTERS-232C功能特性引腳號(hào)信號(hào)線功能說明信號(hào)線型連接方1

2

3

4

5

6

7

8

20

221

2

3

4

5

6

7

8

20

22DTE-DCE連接1

2

3

4

5

6

7

8

20

221

2

3

4

5若兩臺(tái)DTE設(shè)備（如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）在近距離直接連接方式

若兩臺(tái)DTE設(shè)備（如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）在近距離直接連接方式2．EIARS-449及RS-422與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)1977年年底，EIA頒布了一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)RS-449，次年，這個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)電氣子標(biāo)準(zhǔn)：RS-423（采用差動(dòng)接收器的非平衡方式）和RS-422（平衡方式）也相繼問世。RS-449標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性有兩個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)，即平衡式的RS-422標(biāo)準(zhǔn)和非平衡式的RS-423標(biāo)準(zhǔn)。2．EIARS-449及RS-422與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)送器、接收器分別采用平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器，由于采用完全獨(dú)立的雙線平衡傳輸，抗串?dāng)_能力大大增強(qiáng)。又由于信號(hào)電平定義為士6伏（士2伏為過渡區(qū)域）的負(fù)邏輯，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于RS--232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用單端發(fā)送器（即非平衡發(fā)送器）和差動(dòng)接收器。雖然發(fā)送器與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)相同，但由于接收器采用差動(dòng)方式，所以傳輸距離和速率仍比RS-232C有較大的提高eRS-423的信號(hào)電平定義為±6伏（其中±4伏為過度區(qū)域）的負(fù)邏輯。RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用3.100系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)

ITUV.24建議中有關(guān)DTE--DCE之間的標(biāo)準(zhǔn)有100系列、200系列兩種。4．X．21和X．21bis建議

ITU對DTE--DCE的接口標(biāo)準(zhǔn)有V系列和X系列兩大類建議。3.100系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)3.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸介質(zhì)可分為有線和無線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸介質(zhì)；無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸介質(zhì)。3.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理3.2.1雙絞線雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。既可以用于傳輸模擬信號(hào)也可以用于傳輸數(shù)字信號(hào)。雙絞線分為兩種：無屏蔽的和屏蔽的。3.2.1雙絞線雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線芯一般是銅質(zhì)第三章物理層詳解課件3.2.2同軸電纜同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶同軸電纜(阻抗75)?；鶐S電纜又可分為粗纜和細(xì)纜兩種，都用于直接傳輸數(shù)字信號(hào)；寬帶同軸電纜用于頻分多路復(fù)用的模擬信號(hào)傳輸，也可用于不使用頻分多路復(fù)用的高數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。3.2.2同軸電纜同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶第三章物理層詳解課件3.2.3光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的超細(xì)石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成。多條光纖組成一束，就構(gòu)成一條光纜。相對于金屬導(dǎo)線來說具有重量輕、線徑細(xì)的特點(diǎn)。光纖適合于在幾個(gè)建筑物之間通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接局域網(wǎng)絡(luò)。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的特征，適宜在長距離內(nèi)保持高數(shù)據(jù)傳輸率．而且能夠提供很好的安全性。3.2.3光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的超細(xì)石英

光纖通信系統(tǒng)的基本組成

驅(qū)動(dòng)電路

光源光檢測器放大電路

光發(fā)送機(jī)

光接收機(jī)

電信號(hào)光纜光纜電信號(hào)光纖通信系統(tǒng)的基本組成驅(qū)動(dòng)電路

光檢放大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瓷涔饫w的工作原理高折射率低折射率光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟剌斎朊}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第三章物理層詳解課件第三章物理層詳解課件3.2.4無線傳輸介質(zhì)目前常用的技術(shù)按照頻率由低向高排列有：無線電波、微波、紅外線和可見光。由若干小區(qū)構(gòu)成的覆蓋區(qū)叫做區(qū)群。由于區(qū)群的結(jié)構(gòu)酷似蜂窩，因此人們將小區(qū)制移動(dòng)通信系統(tǒng)叫做蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多址接人方法主要有3種：頻分多址接入FDMA、時(shí)分多址接入TDMA與碼分多址接入CDMA。蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)，涉及OSl參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層。3.2.4無線傳輸介質(zhì)目前常用的技術(shù)按照頻率由低向高排列有：

蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)微波通信的載波頻率為1OOMHz～1OGHz范圍。因?yàn)轭l率高，可同時(shí)傳送大量信息，用來傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，速率可達(dá)數(shù)Mbps地球微波通信的載波頻率為1OOMHz～1OGHz范圍。因?yàn)轭l率高

微波天線微波天線衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通信距離無關(guān)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件的限制、通信信道帶寬帶、可進(jìn)行多址通信與移動(dòng)通信的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了迅速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代主要的通信手段之一。衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通信距離無關(guān)、覆蓋面積大、不受地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用三顆衛(wèi)星即可覆蓋全球傳輸延遲時(shí)間長（≈270ms）廣播式傳輸應(yīng)用領(lǐng)域：電視傳輸長途電話專用網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)35,784km地球地球同步衛(wèi)星35,784地球3.2.5傳輸介質(zhì)的選擇傳輸介質(zhì)的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、實(shí)際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價(jià)格范圍。3.2.5傳輸介質(zhì)的選擇傳輸介質(zhì)的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/工作頻帶傳輸距離性能價(jià)格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s模擬:10km數(shù)字:500m較好低模擬/數(shù)字信號(hào)傳輸50Ω同軸電纜基帶10Mb/s<3km較好較低基帶數(shù)字信號(hào)75Ω同軸電纜寬帶≤450MHz100km較好較低模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻光纖基帶40Gb/s20km以上很好較高遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸微波寬帶4～6GHz幾百km好中等遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星寬帶1～10GHz18000km很好高遠(yuǎn)程通信常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/傳輸距離性能價(jià)格應(yīng)用3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)

3.3.1通信信道數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸數(shù)據(jù)信息，希望達(dá)到傳輸速度快、出錯(cuò)率低、信息量大、可靠性高，并且既經(jīng)濟(jì)又便于使用維護(hù)。這些要求可以用下列技術(shù)指標(biāo)加以描述。3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)

3.3.1通信信道數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率所謂數(shù)據(jù)傳輸速率，是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)，單位為位／秒，記為bps或b/s，它可由下式確定：

R=(1/T).log2N(bps)式中T為一個(gè)數(shù)字脈沖信號(hào)的寬度,單位為秒。一個(gè)數(shù)字脈沖也稱為一個(gè)碼元,N為一個(gè)碼元所取的有效離散值個(gè)數(shù),也稱調(diào)制電平數(shù),N一般取2的整數(shù)次方值。若一個(gè)碼元僅可取0和1兩種離散值,則該碼元只能攜帶一位二進(jìn)制信息;若一個(gè)碼元可取00、01、10和11四種離散值,則該碼元就能攜帶兩位二進(jìn)制信息。以此類推,若一個(gè)碼元可取N種離散值,則該碼元便能攜帶log2N位二進(jìn)制信息1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率所謂數(shù)據(jù)傳輸速率，是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)——信號(hào)傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率，單位為波特率。信號(hào)傳輸速率表示單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)，也就是信號(hào)經(jīng)調(diào)制后的傳輸速率。若信號(hào)碼元的寬度為T秒，則碼元速率定義為：

B=(1/T)(Baud)一般在二元調(diào)制方式中（N=2),S和B都取同一值(因?yàn)閘og22=1),習(xí)慣上二者是通用的。但在多元調(diào)制的情況下,必須將它們區(qū)別開來。R=(1/T).log2N(bps)=(1/T)(Baud)=B另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)——信號(hào)傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特-5v=0-5v=1

101011011個(gè)碼元取2個(gè)離散值，發(fā)送8個(gè)碼元等于發(fā)送了8位-5v=0-5v=1

1010-5v=00-2.5v=01+2.5v=10+5v=111100001001100001t1個(gè)碼元取4個(gè)離散值，發(fā)送8個(gè)碼元等于發(fā)送了16位-5v=00-2.5v=01t1個(gè)碼元取4個(gè)離散值如采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833×10-6秒則可求出數(shù)據(jù)傳輸率為：

R=(1/T)log2N=1/（833X10－6）log24=2400(bps)而調(diào)制速率為：B=1/T=1/（833X10－6）=1200(baud)如采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833×10-6秒則可求2．信道容量信道容量表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力，單位也用位／秒(bps)。信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別在于，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸速率數(shù)據(jù)能力的極限，而后者則表示實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。奈奎斯特首先給出了無噪聲情況下碼元速率的極限值B與信息帶寬H的關(guān)系：

B=2*H(Baud)其中，H是信道的帶寬，也稱頻率范圍，即信道能傳輸?shù)纳?、下限頻率的差值，單位為Hz。2．信道容量信道容量表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力，單位也用位／實(shí)際的信道總要受到各種噪聲的干擾，香農(nóng)則進(jìn)一步研究了受隨機(jī)噪聲干擾的信道情況，給出了計(jì)算信道容量的香農(nóng)公式：C=H*log2(1+S/N)

其中，H表示信道的帶寬，S表示信號(hào)功率，N為噪聲功率，S/N則為信噪比。由于實(shí)際使用的信道的信噪比都要足夠大，故常表示成

10*log10(S/N)

以分貝(dB)為單位來計(jì)算，在使用時(shí)要特別注意。實(shí)際的信道總要受到各種噪聲的干擾，香農(nóng)則進(jìn)一步研究了受隨機(jī)噪3．誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)，它定義為二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸出錯(cuò)的概率。設(shè)傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)總數(shù)為N位，其中出錯(cuò)的位數(shù)為Ne，則誤碼率表示為；

Pe=Ne/N計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般要求誤碼率低于10-9，即平均每傳輸109位數(shù)據(jù)僅允許錯(cuò)一位。若誤碼率達(dá)不到這個(gè)指標(biāo)，可以通過差錯(cuò)控制方法進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。3．誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的工作情況4．通信方式通信有兩種基本方式，即串行方式和并行方式。通常情況下，并行方式用于近距離通信，串行方式用于距離較遠(yuǎn)的通信。串行通信的方向結(jié)構(gòu)。串行數(shù)據(jù)通信的方向性結(jié)構(gòu)有三種，即單工、半雙工和全雙工。4．通信方式通信有兩種基本方式，即串行方式和并行方式。通常發(fā)送器接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器單工方式：半雙工方式：全雙工方式：A站B站可同時(shí)不可同時(shí)發(fā)送器接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器/接收器發(fā)送器

并行數(shù)據(jù)傳輸并行數(shù)據(jù)傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸3.3.2模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信(1)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可定義為有意義的實(shí)體，它涉及事物的存在形式。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩大類。(2)信號(hào)。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。對于模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，信號(hào)也可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。3.3.2模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信(1)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可定義為模擬信號(hào)時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值數(shù)字信號(hào)時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。最常見的是二值信號(hào)ta）模擬信號(hào)tb）數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)ta）模擬信號(hào)tb）數(shù)字信號(hào)信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法例如：ASCII編碼、BCD編碼等數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法例如：字符“A”的ASCII編碼為01000001，其數(shù)據(jù)編碼可能為01000001t信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法01000001t信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號(hào)形式通過信道傳送到目的地信息和數(shù)據(jù)（二進(jìn)制位）不能直接在信道上傳輸編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)——便于同步、識(shí)別、糾錯(cuò)調(diào)制：數(shù)字信號(hào)→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號(hào)解碼：數(shù)字信號(hào)→原始數(shù)據(jù)信息→數(shù)據(jù)→信號(hào)→在信道上傳輸→信號(hào)→數(shù)據(jù)→信息數(shù)據(jù)編碼調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)解碼01000001“A”01000001“A”信道信息編碼信息解碼信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程信息→數(shù)據(jù)→信號(hào)→在信道上不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有4種情況：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)：模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)信道：模擬信道數(shù)字信道不同類型的信號(hào)在不同類型的信道上傳輸有4種情況：數(shù)據(jù)：模擬數(shù)模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)語音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬PCM編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)10101010調(diào)制模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù)語音移頻,調(diào)制模擬數(shù)字模擬模擬編碼與調(diào)制的區(qū)別編碼：用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)調(diào)制：用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)EncoderDecoder數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)x(t)g(t)數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)編碼與解碼數(shù)字信道發(fā)送方接收方g(t)編碼解碼編碼與調(diào)制的區(qū)別EncoderDecoder數(shù)字或數(shù)字信號(hào)x調(diào)制與解調(diào)數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)ModulatorDemodulator數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)g(t)s(t)g(t)載波模擬信道發(fā)送方接收方調(diào)制解調(diào)制調(diào)制與解調(diào)數(shù)字或ModulatorDemodulator數(shù)字3.3.3多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用FDM和時(shí)分多路復(fù)用TDM是兩種最常用的多路復(fù)用技術(shù)。對于光纖信道，還使用頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種稱為波分多路復(fù)用WDM。3.3.3多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用FDM和時(shí)分多路復(fù)用TDM頻分復(fù)用FDM原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。CH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬MUXCH1CH2CH3帶寬復(fù)用信號(hào)f復(fù)用器頻分復(fù)用FDMCH2CH1CH3原帶寬CH1CH2CH3移頻時(shí)分復(fù)用TDM原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。在通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用極為廣泛。A2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MUX復(fù)用后的數(shù)據(jù)流時(shí)隙號(hào)1231D3D2D1時(shí)間片12時(shí)間片2D1時(shí)隙D2復(fù)用器t時(shí)分復(fù)用TDMA2A1A3原始信號(hào)D2D1D3數(shù)字化信號(hào)MU由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個(gè)時(shí)間片的固定時(shí)隙，所以這種時(shí)分復(fù)用也稱為同步時(shí)分復(fù)用。一個(gè)時(shí)間片內(nèi)傳輸?shù)亩嗦窋?shù)據(jù)稱為幀。時(shí)分復(fù)用的典型例子：PCM信號(hào)的傳輸把多個(gè)話路的PCM語音數(shù)據(jù)用TDM的方法裝成幀（幀中還包括了幀同步信息和信令信息）每幀在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)發(fā)送每個(gè)時(shí)隙承載一路PCM信號(hào)由于每路數(shù)據(jù)總是使用每個(gè)時(shí)間片的固定時(shí)隙，所以這種時(shí)分復(fù)用也T1載波Bell系統(tǒng)的T1載波利用脈碼調(diào)制PCM和時(shí)分TDM技術(shù)，使24路采樣聲音信號(hào)復(fù)用一個(gè)通道。每一個(gè)幀包含193位，每一幀用125us時(shí)間傳送。T1系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為1.544Mbps。T1載波Bell系統(tǒng)的T1載波利用脈碼調(diào)制PCM和時(shí)分TDME1-幀格式T1、E1線路也可以用于計(jì)算機(jī)通信0121631時(shí)間片125ms=32時(shí)隙，2.048Mb/s幀同步信令30路數(shù)字語音數(shù)據(jù)（PCM數(shù)據(jù)）+2路控制用戶話路用戶話路1517E1-幀格式T1、E1線路也可以用于計(jì)算機(jī)通信0121631波分復(fù)用——光的頻分復(fù)用原理：整個(gè)波長頻帶被劃分為若干個(gè)波長范圍，每路信號(hào)占用一個(gè)波長范圍來進(jìn)行傳輸。F2F1F3光譜F1F2F3共享光纖的光譜光纖2光纖3光纖1共享光纖

棱柱/衍射光柵波分復(fù)用——光的頻分復(fù)用F2F1F3光譜F1F2F3共享光纖3.3.4異步傳輸和同步傳輸通信過程中收、發(fā)雙方必須在時(shí)間上保持同步，一方面碼元之間要保持同步，另一方面由碼元組成的字符或數(shù)據(jù)塊之間在起止時(shí)間上也要保持同步，實(shí)現(xiàn)字符或數(shù)據(jù)塊之間在起止時(shí)間上同步的常用方法有異步傳輸和同步傳輸兩種。3.3.4異步傳輸和同步傳輸通信過程中收、發(fā)雙方必須在時(shí)間上1．異步傳輸異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符（由5～8位數(shù)據(jù)組成）。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)。一位停止位結(jié)束。起始位為“O”，占一位時(shí)間；停止位為“1”，占1到2位的持續(xù)時(shí)間。

2．同步傳輸同步傳輸時(shí)，為使接收方能判定數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，還須在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始處和結(jié)束處各加一個(gè)幀頭和一個(gè)幀尾，加有幀頭、幀尾的數(shù)據(jù)稱為一幀。幀頭和幀尾的特性取決于數(shù)據(jù)塊是面向字符的還是面向位的。1．異步傳輸3.4數(shù)據(jù)編碼3.4.1數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字信號(hào)可以直接采用基帶傳輸，所謂基帶就是指表示二進(jìn)位制比特序列的矩形脈沖信號(hào)所占的固有頻帶，稱為基本頻帶（簡稱基帶）。3.4數(shù)據(jù)編碼3.4.1數(shù)據(jù)編碼技術(shù)

a)單極性脈沖

b)雙極性脈沖

c)單極性歸零脈沖

d)雙極性歸零脈沖

e)交替雙極性歸零脈沖

c)單極性歸零脈沖

不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開始，需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步；歸零碼的脈沖較窄，根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系，因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。單極性碼會(huì)積累直流分量，這樣就不能使變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交流耦合，直流分量還會(huì)損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層；雙極性碼的直流分量大大減少，這對數(shù)據(jù)傳輸是很有利的。零碼和不歸零碼、單極性碼和雙極性碼的特點(diǎn)不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開始，需要用某種在計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)中，廣泛采用的同步方法有位同步和群同步兩種。實(shí)現(xiàn)位同步的方法可分為外同步法和自同步法兩種。1)位同步

位同步又稱同步傳輸，它是使接收端對每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。實(shí)現(xiàn)位同步的方法可分為外同步法和自同步法兩種。在外同步法中，接收端的同步信號(hào)事先由發(fā)送端送來，而不是自己產(chǎn)生也不是從信號(hào)中提取出來。即在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率，以便在接收數(shù)據(jù)的過程中始終與發(fā)送端保持同步。在計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)中，廣泛采用的同步方法有位同步和群同步兩種自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)的方法。典型例子就是著名的曼徹斯特編碼，常用于局域網(wǎng)傳輸。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號(hào)，又作數(shù)據(jù)信號(hào)；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時(shí)鐘定時(shí)，而用每位開始時(shí)有無跳變表示"0"或"1"，有跳變?yōu)?0"，無跳變?yōu)?1"。第三章物理層詳解課件第三章物理層詳解課件2)群同步

在數(shù)據(jù)通信中，群同步又稱異步傳輸。是指傳輸?shù)男畔⒈环殖扇舾伞叭骸?。?shù)據(jù)傳輸過程中，字符可順序出現(xiàn)在比特流中，字符間的間隔時(shí)間是任意的，但字符內(nèi)各個(gè)比特用固定的時(shí)鐘頻率傳輸。字符間的異步定時(shí)與字符內(nèi)各個(gè)比特間的同步定時(shí)，是群同步即異步傳輸?shù)奶卣鳌?)群同步

在數(shù)據(jù)通信中，群同步又稱異步傳輸。是指傳輸?shù)?．模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)編碼的最常用的方法是脈碼調(diào)制PCM，它常用于對聲音信號(hào)進(jìn)行編碼。脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)的。信號(hào)數(shù)字化的轉(zhuǎn)換過程可包括采樣、量化和編碼三個(gè)步驟。2．模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)編碼的最常用模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼采樣定理：如果模擬信號(hào)的最高頻率為F，若以≥2F的采樣頻率對其采樣，則從采樣得到的離散信號(hào)序列就能完整地恢復(fù)出原始信號(hào)。要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)主要是電話語音信號(hào)，模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。PCM編碼：采樣：按一定間隔對語音信號(hào)進(jìn)行采樣量化：把每個(gè)樣本舍入到最接近的量化級別上編碼：對每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼編碼后的信號(hào)稱為PCM信號(hào)（PulseCodedModulation，脈碼調(diào)制）。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼采樣定理：語音信號(hào)的數(shù)字化語音帶寬f<4kHz采樣時(shí)鐘頻率：8kHz（>2倍語音最大頻率）樣本量化級數(shù)：256級（8b/每樣本）數(shù)據(jù)率：8000次/s×8b=64kb/s每路PCM信號(hào)的速率=64kb/s模擬語音信號(hào)采樣時(shí)鐘PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼

數(shù)字化語音信號(hào)f<4kHzfs=8kHz語音信號(hào)的數(shù)字化模擬采樣時(shí)鐘PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼PCM編碼過程舉例

語音信號(hào)011100011011001100

PCM輸出343314011100011011001100

PCM信號(hào)（有量化誤差）3.23.92.83.41.24.2

PAM信號(hào)PCM編碼過程舉例語音信號(hào)011100011011脈碼調(diào)制PCM脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，利用大于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬２倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)。采樣定理表達(dá)公式:

Fs(=1/Ts)≥2Fmax或Fs≥2Bs式中Ts為采樣周期

Fs為采樣頻率

Fmax為原始信號(hào)的最高頻率

Bs(=Fmax-Fmin)為原始信號(hào)的帶寬脈碼調(diào)制PCM第三章物理層詳解課件2015.11.282015.11.283.4.2調(diào)制解調(diào)器3.4.2調(diào)制解調(diào)器1．模擬用戶線路的調(diào)制解調(diào)器數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)MODEMMODEM數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)g(t)s(t)g(t)載波模擬信道發(fā)送方接收方調(diào)制解調(diào)制1．模擬用戶線路的調(diào)制解調(diào)器數(shù)字或MODEMMODEM數(shù)字或模擬信號(hào)時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值數(shù)字信號(hào)時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。最常見的是二值信號(hào)ta）模擬信號(hào)tb）數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)ta）模擬信號(hào)tb）數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制三種常用的調(diào)制技術(shù)：幅移鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying）頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）原理：用數(shù)字信號(hào)對載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制。

載波信號(hào)S(t)=Acos(t+)

S(t)的參量包括：幅度A、頻率

、初相位調(diào)制就是要使A、或隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制三種常用的調(diào)制技術(shù)：ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和1FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1PSK：用載波的起始相位的變化表示0和100110100010ASKFSKPSKASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和100110100010帶寬,波特率,碼元,位傳輸率一種介質(zhì)的帶寬是指在最小衰減的情況下能夠通過這種介質(zhì)的頻率范圍。波特率是指每秒鐘的采樣次數(shù)。每個(gè)采樣發(fā)送一份信息，這份信息稱為碼元。因此，波特率和碼元率是相同的。調(diào)制技術(shù)（比如QPSK）決定了每個(gè)采樣的位數(shù)。位傳輸率是指一條信道上發(fā)送的信息的數(shù)量，它等于每秒采樣數(shù)乘以每個(gè)采樣的位數(shù)。帶寬,波特率,碼元,位傳輸率一種介質(zhì)的帶寬是指在最小衰減的情

正交振幅調(diào)制QAMQAM是一種采用技術(shù)上更為復(fù)雜的多元制的振幅相位混合調(diào)制方法，是一種在兩個(gè)正交載波上進(jìn)行幅度調(diào)制的調(diào)制方式。這兩個(gè)載波通常是相位差為90度(π/2)的正弦波，因此被稱作正交載波。這種調(diào)制方式因此而得名。正交振幅調(diào)制QAMQAM是一種采用技術(shù)上更為復(fù)雜的多星座圖中的16個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(r，φ)都不相同。其中r代表振幅，φ代表相位。這16個(gè)點(diǎn)可表示0000到1111共16種不同組合的數(shù)據(jù)，即：當(dāng)傳送數(shù)據(jù)為0000時(shí)，Modem輸出信號(hào)的振幅和相位為(r0，φ0)，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)為0001時(shí)，Modem輸出信號(hào)的振幅和相位為(r1，φ1)，……，當(dāng)傳送數(shù)據(jù)為1111時(shí)，Modem輸出信號(hào)的振幅和相位為(r15，φ15)。星座圖中的16個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(r，φ)都不相同。其中r代表振幅，

正交振幅調(diào)制QAMr(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4bit編碼共有16種不同的組合，因此這16個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對應(yīng)于一種4bit的編碼。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難。舉例正交振幅調(diào)制QAMr(r,)可供選擇的相位

2．?dāng)?shù)字用戶線路DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLines)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。

xDSL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(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300~3400Hz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1MHz。xDSL技術(shù)就把0~4kHz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。2．?dāng)?shù)字用戶線路DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSxDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL(Single-lineDSL)：1對線的數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL：ISDN用戶線。RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)節(jié)線路速率）。xDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDiADSL的極限傳輸距離ADSL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(guān)系（用戶線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。例如，0.5毫米線徑的用戶線，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時(shí)可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率提高到6.1Mb/s時(shí)，傳輸距離就縮短為3.7公里。如果把用戶線的線徑減小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對稱的。上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶。ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國目前采用的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-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。ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對稱的。DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多的子信道，其中25個(gè)子信道用于上行信道，而249個(gè)子信道用于下行信道。每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對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)。DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把40kDMT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)~40~138~1100DMT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ADSL的數(shù)據(jù)率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(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。當(dāng)ADSL啟動(dòng)時(shí)，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(gè)頻率上測試信號(hào)的傳輸質(zhì)量。ADSL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。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。ADSL的數(shù)據(jù)率由于用戶線的具體條件往往相差很大（距離、線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(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）ATU-R（R代表遠(yuǎn)端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用3.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。

交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)3.5.1電路交換(CircuitSwitching)電話交換網(wǎng)是使用電路交換技術(shù)的典型例子。用電路交換技術(shù)完成數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷以下電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除三個(gè)過程。電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來的序列。缺點(diǎn)是在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容量被浪費(fèi)；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸階段的持續(xù)時(shí)間不長時(shí)，電路建立和拆除所用的時(shí)間就得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。3.5.1電路交換(CircuitSwitching)電話電路交換在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過程?？梢允钦嬲奈锢砭€路，也可以是一個(gè)復(fù)用信道。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路?！Q為“面向連接的”（典型例子：電話）過程：建立連接→通信→釋放連接優(yōu)缺點(diǎn)：建立連接的時(shí)間長；一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；無糾錯(cuò)機(jī)制；建立連接后，傳輸延遲小。不適用于計(jì)算機(jī)通信：因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10%。電路交換電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換3.5.2報(bào)文交換(MessageSwitching)報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。報(bào)文交換不需要在兩個(gè)站之間建立專用通路，傳送方式采用“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”方式。端與端之間無須先通過呼叫建立連接。報(bào)文交換的主要缺點(diǎn)是；它不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長且不定。因此，這種方式不能用于語音連接，也不適合于交互式終端到計(jì)算機(jī)的連接。3.5.2報(bào)文交換(MessageSwitching)報(bào)文報(bào)文交換以報(bào)文為單位進(jìn)行“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”交換的技術(shù)。在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)下來，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立節(jié)點(diǎn)間的連接?！Q為“無連接的”（典型例子：電報(bào)）整個(gè)報(bào)文（Message）作為一個(gè)整體一起發(fā)送。優(yōu)缺點(diǎn)：沒有建立和拆除連接所需的等待時(shí)間；線路利用率高；傳輸可靠性較高；報(bào)文大小不一，造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜；大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長，且對存儲(chǔ)容量要求較高；出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。報(bào)文交換3.5.3分組交換(PacketSwitching)將一個(gè)報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組的長度有一個(gè)上限，典型的最大長度是數(shù)千位。分組交換的具體過程又可分為虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種。3.5.3分組交換(PacketSwitching)將一個(gè)報(bào)文分組交換的主要特點(diǎn)在發(fā)送端，先把較長的報(bào)文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長不便于傳輸報(bào)文分組交換的主要特點(diǎn)在發(fā)送端，先把較長的報(bào)文劃分成較短的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文添加首部構(gòu)成分組每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文添加首部構(gòu)成分分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。數(shù)分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后還原成原來的報(bào)文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后還原成原來的報(bào)1.虛電路方式在虛電路分組交換中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。最后，由某一個(gè)站用清除請求分組來結(jié)束這次連接。它之所以是“虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。1.虛電路方式在虛電路分組交換中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置一條虛電路。但并不像電路交換那樣有一條專用通路，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置虛電路方式（VirtualCircuit）通信前預(yù)先建立一條邏輯連接——虛電路虛電路是由其路徑上的所有交換機(jī)中的路由表定義的邏輯連接也需要三個(gè)過程：建立－數(shù)據(jù)傳輸－拆除建立虛電路時(shí)，交換機(jī)將預(yù)留傳輸時(shí)所需的所有資源虛電路的路由在建立時(shí)確定，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)則不再需要數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只需指定虛電路號(hào)，分組即可按虛電路的路由穿越網(wǎng)絡(luò)——“數(shù)字管道”提供的是“面向連接”的服務(wù)但卻沒有像電路交換那樣始終占用一條端到端的物理通道，只是斷續(xù)地依次占用傳輸鏈路段可以看成是采用了電路交換思想的分組交換能夠保證分組按序到達(dá)永久虛電路PVC和交換虛電路SVC虛電路方式（VirtualCircuit）分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)分組通過預(yù)先建立好的虛電路穿越網(wǎng)絡(luò)2.數(shù)據(jù)報(bào)方式在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的路由信息，找出一個(gè)合適的出路，把數(shù)據(jù)報(bào)原樣地發(fā)送到下一節(jié)點(diǎn)。由于各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，因此不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按順序到達(dá)目的地，有的數(shù)據(jù)報(bào)甚至?xí)型緛G失。整個(gè)過程中，沒有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)做路由選擇。2.數(shù)據(jù)報(bào)方式在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)H1H5H2H4H3H6發(fā)送的路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主數(shù)據(jù)報(bào)分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機(jī)數(shù)據(jù)報(bào)分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組路由器主機(jī)在路由器

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在路由器

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3.5.4高速交換目前光交換技術(shù)發(fā)展主要有以下幾種：

1．微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的光交換機(jī)

2．無交換式光路由器

3．陣列波導(dǎo)光柵路由器3.5.4高速交換目前光交換技術(shù)發(fā)展主要有以下幾種：3.5.5交換技術(shù)的比較(1)電路交換。在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。

(2)報(bào)文交換。報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”的方式，在傳送報(bào)文時(shí)，一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道。在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)，故報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。3.5.5交換技術(shù)的比較(1)電路交換。在數(shù)據(jù)傳送開始之前必(3)分組交換。交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組傳送，并規(guī)定了最大的分組長度。在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，目的地需要重新組裝報(bào)文，在虛電路分組交換中，數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置一條虛電路。分組交換技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。(3)分組交換。交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組第三章物理層詳解課件第三章物理層詳解課件計(jì)算題奈奎斯特公式：C=2XHXlog2N香農(nóng)公式：C=log2(1+S/N)信噪比：10lg(S/N)計(jì)算題奈奎斯特公式：C=2XHXlog2N1.對于帶寬為6MHz信道，若用4種不同的狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)，在不考慮噪聲的情況下，該信道的最大傳輸率是多少？2.信道帶寬為3KHz，信噪比為30db，則每秒能發(fā)送的比特?cái)?shù)不會(huì)超過多少？3.采用每種相位各有兩種幅度的PAM調(diào)制方法，在帶寬為8KHz的無噪聲信道上傳輸數(shù)字信號(hào)，若要達(dá)到64Kbps的數(shù)據(jù)傳輸率，問要多少種不同的相位?4.數(shù)據(jù)傳輸率為1200bps，采用無校驗(yàn)，1位停止位的異步傳輸，問1分鐘最多能傳輸多少個(gè)漢字？計(jì)算題1.對于帶寬為6MHz信道，若用4種不同的狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)，在1.奈奎斯特公式：C=2XHXlog2NN=4,H=6MC=2XHXlog2N=2X6MXlog24=24MHz2.香農(nóng)公式：C=log2(1+S/N)10lg(S/N)=30,lg(S/N)=3,S/N=1000C=log2(1+S/N)=3KXlog2(1+1000)=3KX10=30K3.奈奎斯特公式：C=2XHXlog2NH=8,C=64K,N=2C/(2XH)＝264/16=16

至少要有16/2＝8種不同的相位。4.每字節(jié)含1位起始位、1位停止位，6位數(shù)據(jù)位，因此每分鐘傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)據(jù)位為：

1200X60X(6/8)＝54000位，即54000/16=3375個(gè)漢字。1.奈奎斯特公式：C=2XHXlog2N課后題課后題3.請說明和比較雙絞線、同軸電纜與光纖3種常用介質(zhì)的特點(diǎn)。答：雙絞線：由螺線狀扭在一起的兩根、四根或八根絕緣導(dǎo)線組成，線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)，可用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳輸。同軸電纜：也像雙絞線一樣由一對導(dǎo)體組成，但它們是按“同軸”形式構(gòu)成線對。最里層是內(nèi)芯，向外依次為絕緣層、屏蔽層，最外是起保護(hù)作用的塑料外套，內(nèi)芯和屏蔽層構(gòu)成一對導(dǎo)體。適用于點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)連接。光纖：是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的超細(xì)石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成。多條光纖組成一束，就構(gòu)成了一條光纜。相對于金屬導(dǎo)線來說具有重量輕、線徑細(xì)的特點(diǎn)。普遍用于點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，對高速率、距離較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)也是很適用的。3.請說明和比較雙絞線、同軸電纜與光纖3種常用介質(zhì)的特點(diǎn)。5.對于脈沖編碼調(diào)制PCM來說，如果要對頻率為600Hz的某種語音信號(hào)進(jìn)行采樣，傳送PCM信號(hào)的信道帶寬為3KHz，那么采樣頻率f取什么值，采樣的樣本就可以包含足夠重構(gòu)原語音信號(hào)的所有信息。答：f=2fmax=2*600hz=1200hz5.對于脈沖編碼調(diào)制PCM來說，如果要對頻率為600Hz的某多路復(fù)用技術(shù)有哪幾種？它們各有什么特點(diǎn)？答：多路復(fù)用技術(shù)分為三種：頻分多路復(fù)用FDM、時(shí)分多路復(fù)用TDM、波分多路復(fù)用TDM。頻分多路復(fù)用FDM：在物理信道的可用帶寬超過單個(gè)原始信號(hào)所需帶寬情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號(hào)帶寬相同（或略寬）的子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。時(shí)分多路復(fù)用TDM：將一條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片輪流地分配給多個(gè)信號(hào)使用。波分多路復(fù)用WDM：是頻分多路復(fù)用在極高頻率上的應(yīng)用，每條信道有它自己的頻率范圍，并且所有的頻率范圍都是分開的。多路復(fù)用技術(shù)有哪幾種？它們各有什么特點(diǎn)？第3章物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。它直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)（即通信信道）。物理層的傳輸單位為比特，即一個(gè)二進(jìn)制位（“0”或“1”）。第3章物理層物理層位于OSI參考模型的最底層，它的ITU的X.25建議的DTE與DCEITU的X.25建議的DTE與DCE3.1物理層接口與協(xié)議3.1.1物理層接口

ISO對OSI模型的物理層所作的定義為：在物理信道實(shí)體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為比特流傳輸所需的物理連接的激活、保持和去除提供機(jī)械的、電氣的、功能性和規(guī)程性的手段。比特流傳輸可以采用異步傳輸，也可以采用同步傳輸完成3.1物理層接口與協(xié)議3.1.1物理層接口3.1.2物理層的功能和提供的服務(wù)1．機(jī)械特征為了使不同廠家生產(chǎn)的DTE、DCE設(shè)備便于連接，物理層的機(jī)械特性對插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔芯數(shù)及其排列方式、鎖定裝置形式作了詳細(xì)的規(guī)定，其幾何尺寸與DCE連接相配合，插針芯數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對稱。3.1.2物理層的功能和提供的服務(wù)1．機(jī)械特征ISO標(biāo)準(zhǔn)化了DCE連接器的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。一般來說，DTE的連接器常用插針形式，其幾何尺寸與DCE連接器相配合.ISO標(biāo)準(zhǔn)化了DCE連接器的幾何尺寸及插孔芯數(shù)和排列方式。一2．電氣特征物理層的電氣特征規(guī)定了導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路的特性，DTE與DCE接口的各根導(dǎo)線（也稱電路）的電氣連接方式有非平衡方式、采用差動(dòng)接收器的非平衡方式和平衡方式三種。2．電氣特征3．信號(hào)的功能特性物理層的功能特性規(guī)定了接口信號(hào)的來源、作用以及其它信號(hào)之間的關(guān)系。4．規(guī)程特性物理層的規(guī)程特性規(guī)定了使用交換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制步驟，這些控制步驟的應(yīng)用使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿?。目前由ITU建議在物理層使用的規(guī)程有V系列標(biāo)準(zhǔn)，X系列標(biāo)準(zhǔn)，它們分別適用于各種不同的交換電路中。3．信號(hào)的功能特性3.1.3物理層協(xié)議舉例1．RS-232C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，并通過調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來的技術(shù)規(guī)定。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口只控制DTE與DCE之間的通信，與連接在兩個(gè)DCE之間的電話網(wǎng)絡(luò)沒有直接的關(guān)系。3.1.3物理層協(xié)議舉例1．RS-232C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)利用RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“O”的電平為+5至+15伏，也即RS-232C采用士15伏的負(fù)邏輯電平，±5伏之間為過度區(qū)域不作定義。RS-232C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏

RS-232C功能特性引腳號(hào)信號(hào)線功能說明信號(hào)線型連接方向1

2

3

4

5

6

7

8

20

22AA

BA

BB

CA

CB

BB

AB

CF

CD

CE保護(hù)地線(GND)

發(fā)送數(shù)據(jù)(TD)

接收數(shù)據(jù)(RD)

請求發(fā)送(RTS)

清除發(fā)送(CTS)

數(shù)據(jù)設(shè)備就緒(DSR)

信號(hào)地線(Sig.GND)

載波檢測(CD)

數(shù)據(jù)終端就緒(DTR)

振鈴指示(RI)地線

數(shù)據(jù)線

數(shù)據(jù)線

控制線

控制線

控制線

地線

控制線

控制線

控制線

→DCE

→DTE

→DCE

→DTE

→DTE

→DTE

→DCE

→DTERS-232C功能特性引腳號(hào)信號(hào)線功能說明信號(hào)線型連接方1

2

3

4

5

6

7

8

20

221

2

3

4

5

6

7

8

20

22DTE-DCE連接1

2

3

4

5

6

7

8

20

221

2

3

4

5若兩臺(tái)DTE設(shè)備（如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）在近距離直接連接方式

若兩臺(tái)DTE設(shè)備（如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)）在近距離直接連接方式2．EIARS-449及RS-422與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)1977年年底，EIA頒布了一個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)RS-449，次年，這個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)電氣子標(biāo)準(zhǔn)：RS-423（采用差動(dòng)接收器的非平衡方式）和RS-422（平衡方式）也相繼問世。RS-449標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性有兩個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)，即平衡式的RS-422標(biāo)準(zhǔn)和非平衡式的RS-423標(biāo)準(zhǔn)。2．EIARS-449及RS-422與RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的發(fā)送器、接收器分別采用平衡發(fā)送器和差動(dòng)接收器，由于采用完全獨(dú)立的雙線平衡傳輸，抗串?dāng)_能力大大增強(qiáng)。又由于信號(hào)電平定義為士6伏（士2伏為過渡區(qū)域）的負(fù)邏輯，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于RS--232C標(biāo)準(zhǔn)。RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-422電氣標(biāo)準(zhǔn)是平衡方式標(biāo)準(zhǔn)，它的RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用單端發(fā)送器（即非平衡發(fā)送器）和差動(dòng)接收器。雖然發(fā)送器與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)相同，但由于接收器采用差動(dòng)方式，所以傳輸距離和速率仍比RS-232C有較大的提高eRS-423的信號(hào)電平定義為±6伏（其中±4伏為過度區(qū)域）的負(fù)邏輯。RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)RS-423電氣標(biāo)準(zhǔn)是非平衡標(biāo)準(zhǔn)，它采用3.100系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)

ITUV.24建議中有關(guān)DTE--DCE之間的標(biāo)準(zhǔn)有100系列、200系列兩種。4．X．21和X．21bis建議

ITU對DTE--DCE的接口標(biāo)準(zhǔn)有V系列和X系列兩大類建議。3.100系列和200系列接口標(biāo)準(zhǔn)3.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸介質(zhì)可分為有線和無線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸介質(zhì)；無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸介質(zhì)。3.2傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理3.2.1雙絞線雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。既可以用于傳輸模擬信號(hào)也可以用于傳輸數(shù)字信號(hào)。雙絞線分為兩種：無屏蔽的和屏蔽的。3.2.1雙絞線雙絞線是最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線芯一般是銅質(zhì)第三章物理層詳解課件3.2.2同軸電纜同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶同軸電纜(阻抗75)?；鶐S電纜又可分為粗纜和細(xì)纜兩種，都用于直接傳輸數(shù)字信號(hào)；寬帶同軸電纜用于頻分多路復(fù)用的模擬信號(hào)傳輸，也可用于不使用頻分多路復(fù)用的高數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。3.2.2同軸電纜同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗50）和寬帶第三章物理層詳解課件3.2.3光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的超細(xì)石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成。多條光纖組成一束，就構(gòu)成一條光纜。相對于金屬導(dǎo)線來說具有重量輕、線徑細(xì)的特點(diǎn)。光纖適合于在幾個(gè)建筑物之間通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接局域網(wǎng)絡(luò)。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的特征，適宜在長距離內(nèi)保持高數(shù)據(jù)傳輸率．而且能夠提供很好的安全性。3.2.3光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的超細(xì)石英

光纖通信系統(tǒng)的基本組成

驅(qū)動(dòng)電路

光源光檢測器放大電路

光發(fā)送機(jī)

光接收機(jī)

電信號(hào)光纜光纜電信號(hào)光纖通信系統(tǒng)的基本組成驅(qū)動(dòng)電路

光檢放大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瓷涔饫w的工作原理高折射率低折射率光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟剌斎朊}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第三章物理層詳解課件第三章物理層詳解課件3.2.4無線傳輸介質(zhì)目前常用的技術(shù)按照頻率由低向高排列有：無線電波、微波、紅外線和可見光。由若干小區(qū)構(gòu)成的覆蓋區(qū)叫做區(qū)群。由于區(qū)群的結(jié)構(gòu)酷似蜂窩，因此人們將小區(qū)制移動(dòng)通信系統(tǒng)叫做蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多址接人方法主要有3種：頻分多址接入FDMA、時(shí)分多址接入TDMA與碼分多址接入CDMA。蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)，涉及OSl參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層。3.2.4無線傳輸介質(zhì)目前常用的技術(shù)按照頻率由低向高排列有：

蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)微波通信的載波頻率為1OOMHz～1OGHz范圍。因?yàn)轭l率高，可同時(shí)傳送大量信息，用來傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，速率可達(dá)數(shù)Mbps地球微波通信的載波頻率為1OOMHz～1OGHz范圍。因?yàn)轭l率高

微波天線微波天線衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通信距離無關(guān)、覆蓋面積大、不受地理?xiàng)l件的限制、通信信道帶寬帶、可進(jìn)行多址通信與移動(dòng)通信的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了迅速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代主要的通信手段之一。衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通信距離無關(guān)、覆蓋面積大、不受地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用三顆衛(wèi)星即可覆蓋全球傳輸延遲時(shí)間長（≈270ms）廣播式傳輸應(yīng)用領(lǐng)域：電視傳輸長途電話專用網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)35,784km地球地球同步衛(wèi)星35,784地球3.2.5傳輸介質(zhì)的選擇傳輸介質(zhì)的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、實(shí)際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價(jià)格范圍。3.2.5傳輸介質(zhì)的選擇傳輸介質(zhì)的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/工作頻帶傳輸距離性能價(jià)格應(yīng)用雙絞線寬帶基帶≤1Gb/s模擬:10km數(shù)字:500m較好低模擬/數(shù)字信號(hào)傳輸50Ω同軸電纜基帶10Mb/s<3km較好較低基帶數(shù)字信號(hào)75Ω同軸電纜寬帶≤450MHz100km較好較低模擬電視、數(shù)據(jù)及音頻光纖基帶40Gb/s20km以上很好較高遠(yuǎn)距離高速數(shù)據(jù)傳輸微波寬帶4～6GHz幾百km好中等遠(yuǎn)程通信衛(wèi)星寬帶1～10GHz18000km很好高遠(yuǎn)程通信常用傳輸介質(zhì)的比較傳輸介質(zhì)傳輸方式速率/傳輸距離性能價(jià)格應(yīng)用3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)

3.3.1通信信道數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸數(shù)據(jù)信息，希望達(dá)到傳輸速度快、出錯(cuò)率低、信息量大、可靠性高，并且既經(jīng)濟(jì)又便于使用維護(hù)。這些要求可以用下列技術(shù)指標(biāo)加以描述。3.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)

3.3.1通信信道數(shù)據(jù)通信的任務(wù)是傳輸1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率所謂數(shù)據(jù)傳輸速率，是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息位數(shù)，單位為位／秒，記為bps或b/s，它可由下式確定：

R=(1/T).log2N(bps)式中T為一個(gè)數(shù)字脈沖信號(hào)的寬度,單位為秒。一個(gè)數(shù)字脈沖也稱為一個(gè)碼元,N為一個(gè)碼元所取的有效離散值個(gè)數(shù),也稱調(diào)制電平數(shù),N一般取2的整數(shù)次方值。若一個(gè)碼元僅可取0和1兩種離散值,則該碼元只能攜帶一位二進(jìn)制信息;若一個(gè)碼元可取00、01、10和11四種離散值,則該碼元就能攜帶兩位二進(jìn)制信息。以此類推,若一個(gè)碼元可取N種離散值,則該碼元便能攜帶log2N位二進(jìn)制信息1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率所謂數(shù)據(jù)傳輸速率，是指每秒能傳輸?shù)亩M(jìn)制信息另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)——信號(hào)傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率，單位為波特率。信號(hào)傳輸速率表示單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)，也就是信號(hào)經(jīng)調(diào)制后的傳輸速率。若信號(hào)碼元的寬度為T秒，則碼元速率定義為：

B=(1/T)(Baud)一般在二元調(diào)制方式中（N=2),S和B都取同一值(因?yàn)閘og22=1),習(xí)慣上二者是通用的。但在多元調(diào)制的情況下,必須將它們區(qū)別開來。R=(1/T).log2N(bps)=(1/T)(Baud)=B另一個(gè)技術(shù)指標(biāo)——信號(hào)傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特-5v=0-5v=1

101011011個(gè)碼元取2個(gè)離散值，發(fā)送8個(gè)碼元等于發(fā)送了8位-5v=0-5v=1

1010-5v=00-2.5v=01+2.5v=10+5v=111100001001100001t1個(gè)碼元取4個(gè)離散值，發(fā)送8個(gè)碼元等于發(fā)送了16位-5v=00-2.5v=01t1個(gè)碼元取4個(gè)離散值如采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833×10-6秒則可求出數(shù)據(jù)傳輸率為：

R=(1/T)log2N=1/（833X10－6）log24=2400(bps)而調(diào)制速率為：B=1/T=1/（833X10－6）=1200(baud)如采用四相調(diào)制方式，即N=4，且T=833×10-6秒則可求2．信道容量信道容量表征一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力，單位也用位／秒(bps)。信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別在于，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸速率數(shù)據(jù)能力的極限，而后者則表示實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。奈奎斯特首先給出了無噪聲情況下碼元速率的極限值B與信息帶寬H的關(guān)系：

B=2*H(Baud)其中，H是信道的帶寬，也稱頻率范圍，即信道能傳輸