計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-2課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)授課教師:胡迎新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系第2章物理層目的：將數(shù)據(jù)比特流從一臺(tái)機(jī)器傳輸?shù)搅硪慌_(tái)機(jī)器。主要內(nèi)容： 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí) 傳輸介質(zhì)(有線與無(wú)線)

信道復(fù)用技術(shù)寬帶接入技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系物理層的基本概念

物理層的主要任務(wù)為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：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(guò)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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系通信方式并行通信方式串行通信方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送消息的實(shí)體。 模擬數(shù)據(jù)：連續(xù)變化，如，語(yǔ)音，溫度，...

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：離散變化，如，文字，整數(shù)，...信號(hào)－數(shù)據(jù)的電磁編碼。 模擬信號(hào)：連續(xù)變化的電信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：離散變化的電信號(hào)。?(t)ta)模擬信號(hào)x(nT)nTb)數(shù)字信號(hào)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系信息－數(shù)據(jù)的內(nèi)容。信源－產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備（計(jì)算機(jī)）。信宿－接收和處理信息的設(shè)備（計(jì)算機(jī)）。信道－信源和信宿之間的通信線路。數(shù)字信道－采用數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道－采用模擬信號(hào)傳輸數(shù)據(jù)的信道。 信源信道信宿信息數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

傳輸模式單工：通信是單向進(jìn)行的，發(fā)送端與接收端確定。

數(shù)據(jù)流向發(fā)送端接收端半雙工：通信是雙向進(jìn)行的，但不能同時(shí)發(fā)送和接收。

只能交替?zhèn)鬏敯l(fā)送/接收接收/發(fā)送全雙工：通信是雙向進(jìn)行的，可同時(shí)發(fā)送和接收。

可同時(shí)傳輸發(fā)送/接收接收/發(fā)送實(shí)現(xiàn)方法：①兩條獨(dú)立信道。②單一信道，共享帶寬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

模擬傳輸系統(tǒng)采用模擬通信信道傳輸數(shù)字信號(hào)的方法調(diào)制：把數(shù)字信號(hào)變換成模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的過(guò)程。其設(shè)備稱調(diào)制器。解調(diào)：把模擬數(shù)據(jù)信號(hào)還原成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。其設(shè)備稱解調(diào)器。計(jì)算機(jī)模擬傳輸計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)器模擬信道調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號(hào)模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)放大器

PCM編碼器調(diào)制器 數(shù)字發(fā)送器模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系數(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)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)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系基帶(baseband)信號(hào)

帶通(bandpass)信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來(lái)自信源的信號(hào)?；鶐盘?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信號(hào)，必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)?；鶐д{(diào)制：僅僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換。帶通調(diào)制：使用載波。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種帶通調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系頻帶傳輸與基帶傳輸頻帶傳輸：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，在傳輸時(shí)使用模擬信號(hào)。 信息信源模擬信道信宿基帶傳輸：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在傳輸時(shí)使用數(shù)字信號(hào)。 信息信源數(shù)字信道信宿計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信號(hào)傳輸：

期望的理想信號(hào)：

距離

實(shí)際的理想信號(hào)：

距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀?/p>

延遲：

距離→

衰減：

距離→計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

噪聲：

距離→系統(tǒng)外噪聲 如，電機(jī)、電氣設(shè)備、熒光燈、…

雷電、宇宙輻射、...系統(tǒng)內(nèi)噪聲 物體內(nèi)部的電子熱運(yùn)動(dòng)、器件中的電流、...計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

數(shù)字信號(hào)通過(guò)實(shí)際的信道失真不嚴(yán)重

實(shí)際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號(hào)波形噪聲輸出信號(hào)波形(失真不嚴(yán)重)失真嚴(yán)重

實(shí)際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號(hào)波形噪聲輸出信號(hào)波形

(失真嚴(yán)重)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

傳輸速率碼元：不同離散數(shù)值的基本波形、狀態(tài)。比特：二進(jìn)制位。碼元傳輸速率B（信號(hào)速率、調(diào)制速率） 定義：每秒鐘傳輸碼元數(shù) 單位：波特（Baud）信息傳輸速率S（數(shù)據(jù)傳輸速率） 定義：每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù) 單位：比特/秒（bps、b/s或bit/s）兩者間關(guān)系：S=B?log2V(bps)

V––碼元所取的有效離散值個(gè)數(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系tt示例：對(duì)于二級(jí)電平信號(hào)，

數(shù)據(jù)010011101個(gè)碼元攜帶1比特信息量，“bps”的值=“Baud”的值；碼元數(shù)據(jù)二級(jí)電平信號(hào)對(duì)于四級(jí)電平信號(hào)，010011101個(gè)碼元攜帶2比特信息量，“bps”的值=2דBaud”的值；碼元四級(jí)電平信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系調(diào)制速率與信息傳輸速率數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿11000110

噪聲調(diào)制速率Baud

信息傳輸速率bps

信息 信道11000110計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

信道能夠通過(guò)的頻率范圍奈奎斯特準(zhǔn)則(1924)。 在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，若超過(guò)，接收端就不可能正確識(shí)別碼元。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

信道的極限信息傳輸速率香農(nóng)公式(1948)： 在有限帶寬和高斯白噪聲的情況下：

極限數(shù)據(jù)傳輸速率＝W?log2(1+S/N)(bps)

W––信道帶寬（Hz）

S/N––信噪比（S為信號(hào)的平均功率，N為噪聲功率）香農(nóng)公式表明：

信道的帶寬或信道中的信噪比越大， 則信息的極限傳輸速率就越高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系信噪比的單位：分貝(dB)換算公式：10?log10(S/N)分貝(dB)

若S/N＝10，則為10dB；

若S/N＝100，則為20dB；

若S/N＝1000，則為30dB；例：電話線路通常的帶寬是3.1kHz（300-3400Hz），信噪比通常是2500（34dB）。

最大數(shù)據(jù)傳輸速率=W?log2(1+S/N) =3100×log2(1+2500) =3100×11.3=35kbps

如果要提高數(shù)據(jù)傳輸速率，則必須增加線路的帶寬或提高信噪比。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿1100011011000110

噪聲

碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制 信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系4傳輸媒體

雙絞線電纜傳輸媒體有向介質(zhì)無(wú)向介質(zhì)同軸電纜光纜

電磁波f(Hz)101051061071081091010101110121013101410151016雙絞線同軸電纜衛(wèi)星 地面微波光纖

海事調(diào)幅無(wú)線電無(wú)線電

調(diào)頻移動(dòng)無(wú)線電無(wú)線電 電視波段LFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系雙絞線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無(wú)屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系雙絞線連接器采用插銷式結(jié)構(gòu)，?RJ-11連接器，四芯?RJ-45連接器，八芯網(wǎng)卡上RJ－45插座信號(hào)HUB上RJ－45插座信號(hào)123

TX+（發(fā)送）

TX-（發(fā)送）

RX+123

RX+（接收）

RX-（接收）

TX+45（接收）45（發(fā)送）6RX-6TX-78（接收）78（發(fā)送）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

Hub-to-Transceiver Hub-to-HubTransceiver-to-Transceiver計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

雙絞線標(biāo)準(zhǔn)最新標(biāo)準(zhǔn)(2002.6,EIA/TIA-568-B標(biāo)準(zhǔn)－6類線)

EIA－美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，TIA－電信工業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)定了6個(gè)種類的UTP標(biāo)準(zhǔn)（1類線-6類線）主要區(qū)別：6類線大大增加了單位長(zhǎng)度的絞合次數(shù)。常用的UTP是3類線和5類線。目前，3類線已成為電話系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)線。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系2.同軸電纜

絕緣層塑料外皮屏蔽層

銅芯計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系分類： ①基帶同軸電纜（50Ω），俗稱細(xì)纜。 用于基帶傳輸，10Mbps－1km ②寬帶同軸電纜（75Ω），俗稱粗纜。

有線電視CATV電纜屬粗纜。

同軸電纜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

同軸電纜連接器

T型連接器采用卡銷式結(jié)構(gòu)，常稱為BNC連接器。BNC插頭終結(jié)端子終結(jié)BNC插頭終結(jié)端子端子T型連接器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系3.光纖（光纜）

直徑<0.2mm外殼計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系分類：①多模光纖，存在許多條不同角度入射的光線 在一條光纖中向前傳播。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系②單模光纖，光纖的直徑只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，使光線一直向前傳播，不會(huì)產(chǎn)生多次折射。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)接口的結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)相連銅線光的傳播方向光纖接口光纖

光接收器光電二極管

發(fā)送器信號(hào)再生器發(fā)光二極管

使用有源轉(zhuǎn)發(fā)器的光纖環(huán)路光纖主要特點(diǎn)：①衰減少；②帶寬寬，傳輸速率高，1GB/s~幾十GB/s；③不受電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)，無(wú)輻射，保密性好；④體積小、重量輕。海底光纜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系絕非易事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系海底光纜布設(shè)船計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系海底挖掘機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系續(xù)：深海遙控機(jī)器人可以在1500米深的堅(jiān)硬海床上打出1米寬2.5米深的壕溝計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系機(jī)器人對(duì)接光纜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系中美海底光纜系統(tǒng)（CH-US）中美海底光纜系統(tǒng)是連接亞洲和北美洲的中美海底光纜系統(tǒng)，也是目前世界重要的國(guó)際光纜之一，由世界23個(gè)電信機(jī)構(gòu)共同出資建造，全長(zhǎng)約30000公里，共有9個(gè)登陸站,中國(guó)的登陸站分別為上海崇明和廣東汕頭。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系亞歐海底光纜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系亞太2號(hào)（APCN2）亞太2號(hào)（APCN2）國(guó)際海底光纜，全長(zhǎng)1.9萬(wàn)公里，連接中國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞等國(guó)家和地區(qū)。初期投資為14億美元，由中國(guó)電信、日本KDDI、NTT、日本電信、韓國(guó)電信、香港電訊、中華電信、新加坡電信、馬來(lái)西亞電信、澳大利亞電信、中國(guó)聯(lián)通等26家亞洲、歐洲和美洲的國(guó)際通信公司發(fā)起投資建設(shè)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系短波：依靠電離層的反射，易受干擾，傳輸速率低；微波：地面微波接力通信和衛(wèi)星通信無(wú)線通信方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系微波直線傳播，需中繼轉(zhuǎn)發(fā)頻帶寬，容量大，不易受到干擾，比電纜通信投資少。通信頻率范圍：對(duì)稱軸碟型拋物 面天線2～40GHz

地球計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系衛(wèi)星通信覆蓋面廣，適合于22,300

公里廣播通信；存在較大傳播時(shí)延：270ms地球傳送數(shù)據(jù)的總時(shí)延=傳播時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+重發(fā)時(shí)延蜂窩電話基站

蜂窩 單元

1~10km

固定電話

移動(dòng)電話交換局MTSO中央電話交換局

蜂窩電話F1,F2,F3=使用的頻率

基站F2F3F1F2F3F2F1F3F2F1F3F2F1

工作原理手機(jī)A撥號(hào)后，手機(jī)A尋找信號(hào)最強(qiáng)波段建立信道，然后把電話號(hào)碼發(fā)送出去，基站轉(zhuǎn)發(fā)到MTSO；MTSO向每個(gè)蜂窩單元發(fā)送詢問(wèn)信號(hào)來(lái)尋找手機(jī)B的位置，一旦找到，立即發(fā)送振鈴信號(hào)；當(dāng)手機(jī)B應(yīng)答時(shí)，MTSO為它們分配一個(gè)空閑信道進(jìn)行語(yǔ)音或數(shù)據(jù)通信。當(dāng)手機(jī)從一個(gè)蜂窩單元進(jìn)入另一個(gè)，MTSO每隔幾秒就監(jiān)視一下信號(hào)強(qiáng)弱，若信號(hào)強(qiáng)度降低了，MTSO就自動(dòng)進(jìn)行基站（信道）切換。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系共享信道信道復(fù)用技術(shù)

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)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系頻分復(fù)用FDM

用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)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。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(shí)分復(fù)用TDM

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）。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。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TDM幀的長(zhǎng)度）。TDM信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(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幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(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幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系時(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#1④③②①acbcd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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

STDM

(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)

常用的名詞是碼分多址

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系碼片序列(chipsequence)每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的mbit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8bit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。S站的碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系碼片序列的正交關(guān)系每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交。令向量S表示站S的碼片向量，令T表示其他任何站的碼片向量。兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)都是0：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系碼片序列的正交關(guān)系舉例令向量S為(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T為(–1–1+1–1+1+1+1–1)。把向量S和T的各分量值代入就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1。一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是–1。正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系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)送端接收端計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

CDMA示例共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4個(gè)站的碼片序列為站碼片序列A(-1-1-1+1+1-1+1+1)B(-1-1+1-1+1+1+1-1)C(-1+1-1+1+1+1-1-1)D(-1+1-1-1-1-1+1-1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列X:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

CDMA示例共有4個(gè)站進(jìn)行碼分多址通信。4個(gè)站的碼片序列為站碼片序列A(-1-1-1+1+1-1+1+1)B(-1-1+1-1+1+1+1-1)C(-1+1-1+1+1+1-1-1)D(-1+1-1-1-1-1+1-1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列X:(-1+1-3+1-1-3+1+1)。問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的是0還是1？答：X?A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=+1，A發(fā)送1X?B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1，B發(fā)送0X?C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0，C無(wú)發(fā)送X?D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=+1，D發(fā)送1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

數(shù)字傳輸系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)在信號(hào)傳輸過(guò)程中如何進(jìn)行編碼。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（基帶傳輸）數(shù)字信號(hào)發(fā)送/接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001011

數(shù)字編碼/解碼器數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系常用的幾種編碼方式1.不歸零制碼（NRZ：Non-ReturntoZero）原理：用兩種不同的電平分別表示二進(jìn)制信息“0”和“1”，低電平表示“0”，高電平表示“1”。缺點(diǎn)：①難以分辨一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始；②發(fā)送方和接收方必須有時(shí)鐘同步；③信號(hào)可能出現(xiàn)直流分量。結(jié)論：容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系2.曼徹斯特碼（Manchester原理：每一位中間都有一個(gè)跳變，從低跳到高表示“0”，從高跳到低表示“1”。優(yōu)點(diǎn)：每位中間的跳變即可作為數(shù)據(jù)，又可作為時(shí)鐘，能夠自同步。主要應(yīng)用場(chǎng)合：EtherNet(以太網(wǎng))3.差分曼徹斯特碼（DifferentialManchester）原理：每一位中間都有一個(gè)跳變，每位開(kāi)始時(shí)有跳變表示“0”，無(wú)跳變表示“1”。位中間跳變表示時(shí)鐘，位前跳變表示數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：時(shí)鐘、數(shù)據(jù)分離，便于提取。主要應(yīng)用場(chǎng)合：TokenRing(令牌環(huán)網(wǎng))計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系曼徹斯特編碼－示例比特流二進(jìn)制編碼曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼位中有上跳 表示“0”位始有跳變 表示“0”位始無(wú)跳變 表示“1”

位中有下跳 表示“1”電話業(yè)務(wù)模擬業(yè)務(wù)數(shù)字業(yè)務(wù)

復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用－電話系統(tǒng)分類：

電話系統(tǒng)－模擬業(yè)務(wù)－電話交換機(jī)

電話交換機(jī)電話系統(tǒng)－模擬業(yè)務(wù)－多個(gè)話路的頻分復(fù)用

采用FDM復(fù)用技術(shù)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。電話系統(tǒng)的數(shù)字傳輸編碼解碼器 編碼 解碼PCM數(shù)字信號(hào)

64Kbps

PSDN編碼解碼器 解碼 編碼A0.711.251.520.93量化樣本

k1

k2

k3

編碼0000100000011111001100100.160.24k4k50010100100010111k6k5k4k3

采樣k2k1tk600000101計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系數(shù)字傳輸系統(tǒng)

脈碼調(diào)制PCM體制

脈碼調(diào)制PCM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。為了有效地利用傳輸線路，可將多個(gè)話路的PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用

TDM(TimeDivisionMultiplexing)的方法裝成時(shí)分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。中國(guó)采用歐洲體制，以E1為一次群。美國(guó)和日本等國(guó)采用北美體制，以T1為一次群。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

多個(gè)話路的PCM數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用例：北美的T1系統(tǒng)：采樣頻率＝8000Hz(采樣周期為125us)，每個(gè)脈沖采用8位二進(jìn)制碼元（7位語(yǔ)音編碼＋1位信令），則一個(gè)話路的PCM信號(hào)速率為64kb/s。

24個(gè)話路，在125us的周期里組成一幀：

24×8bit+1bit幀同步碼=193bit。

總的數(shù)據(jù)速率 ＝8000×193bit

＝1.544Mb/s計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系E1的時(shí)分復(fù)用幀2.048Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………時(shí)分復(fù)用幀TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀T=125us15個(gè)話路15個(gè)話路計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系歐洲的E1系統(tǒng)：30個(gè)話路，8位語(yǔ)音編碼，在125μs的周期里組成一幀：

30×8bit+2×8bit控制碼=256位。

總的數(shù)據(jù)速率=256bit/125μs＝2.048Mb/s歐洲的E1系統(tǒng)時(shí)分復(fù)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)

SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)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(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s。光信號(hào)則稱為第1級(jí)光載波

OC-1，OC表示OpticalCarrier。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系

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(SynchronousDigitalHierarchy)。一般可認(rèn)為SDH與SONET是同義詞。SDH的基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級(jí)同步傳遞模塊

(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中的OC-3速率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系寬帶接入技術(shù)

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300~3400kHz的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍然超過(guò)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(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫(xiě)。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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系A(chǔ)DSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)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(guó)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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)石家莊鐵道大學(xué)信息學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系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。