CH2-物理層省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

計算機網(wǎng)絡(luò)第2章物理層課件制作人：謝希仁第1頁2.1物理層基本概念物理層關(guān)心是怎樣在通信介質(zhì)上傳輸比特流，而不是詳細(xì)通信介質(zhì)。物理層作用是屏蔽掉不一樣傳輸介質(zhì)差異，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這種差異。數(shù)據(jù)鏈路層物理層通信介質(zhì)課件制作人：謝希仁第2頁物理層主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體接口一些特征，即：機械特征指明接口所用接線器形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特征指明在接口電纜各條線上出現(xiàn)電壓范圍。功效特征指明某條線上出現(xiàn)某一電平電壓表示何種意義。規(guī)程特征指明對于不一樣功效各種可能事件出現(xiàn)次序。

課件制作人：謝希仁第3頁數(shù)據(jù)(data)——運輸信息實體。信號(signal)——數(shù)據(jù)電氣或電磁表現(xiàn)。“模擬”(analogous)——取值是連續(xù)改變?！皵?shù)字”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號過程。解調(diào)——把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號過程。

幾個術(shù)語2.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識

2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

課件制作人：謝希仁第4頁模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、信號模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號

PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)字發(fā)送器課件制作人：謝希仁第5頁傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號接收信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機公用電話網(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正文正文數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機課件制作人：謝希仁第6頁2.2.2相關(guān)信道幾個基本概念信道：自信源到信宿之間傳遞信號路徑。

信道是一個邏輯概念，不一樣于物理鏈路。單向通信（單工通信）：只能有一個方向通信而沒有反方向交互。雙向交替通信（半雙工通信）：通信雙方都能夠發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）：通信雙方能夠同時發(fā)送和接收信息。

課件制作人：謝希仁第7頁基帶(baseband)信號和

帶通(bandpass)信號基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源信號。像計算機輸出代表各種文字或圖像文件數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。基帶信號往往包含有較多低頻成份，甚至有直流成份，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。所以必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)。帶通信號——把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號頻率范圍搬移到較高頻段方便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠經(jīng)過信道）。課件制作人：謝希仁第8頁2.2.3信道最高碼元傳輸速率碼元傳送速率（波特率）：單位時間內(nèi)經(jīng)過信道波形數(shù)。單位：波特Baud(1波特為每秒傳送1個碼元)。

碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號速率。波特率B=，T為每個波形連續(xù)時間。1T課件制作人：謝希仁第9頁數(shù)據(jù)傳送速率（比特率）：單位時間內(nèi)經(jīng)過信道數(shù)據(jù)量。單位：b/s數(shù)據(jù)率C與碼元傳輸速率B在數(shù)量上成正比關(guān)系:

C=kB

，k為每個碼元攜帶比特數(shù)。

C=logB，N為信道中有效波形數(shù)。k=log要提升數(shù)據(jù)率C就要設(shè)法提升每個碼元攜帶比特數(shù)或者提升碼元傳輸速率B。N2N2課件制作人：謝希仁第10頁

任何實際信道都不是理想，在傳輸信號時會存在各種干擾以及產(chǎn)生各種失真。碼元傳輸速率越高，在信道輸出端波形失真就越嚴(yán)重。在任何信道中，碼元傳輸速率是有上限，不然就會出現(xiàn)碼間串?dāng)_問題，使接收端對碼元判決（即識別）成為不可能。課件制作人：謝希仁第11頁數(shù)字信號經(jīng)過實際信道課件制作人：謝希仁第12頁奈氏(Nyquist)準(zhǔn)則每赫帶寬理想低通信道最高碼元傳輸速率是每秒2

個碼元。實際信道所能傳輸最高碼元速率，要顯著地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。理想低通信道最高碼元傳輸速率

=2WBaud

W是理想低通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過能經(jīng)過0頻率(Hz)W(Hz)課件制作人：謝希仁第13頁另一個形式奈氏準(zhǔn)則每赫帶寬理想帶通信道最高碼元傳輸速率是每秒

1

個碼元。理想帶通

信道最高碼元傳輸速率=WBaudW是理想帶通信道帶寬，單位為赫(Hz)不能經(jīng)過能經(jīng)過0頻率(Hz)W(Hz)不能經(jīng)過課件制作人：謝希仁第14頁2.2.4信道極限信息傳輸速率香農(nóng)(Shannon)用信息論理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾信道極限、無差錯信息傳輸速率。信道極限信息傳輸速率C可表示為：C=Wlogb/sW為信道帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號平均功率；N為信道內(nèi)部高斯噪聲功率。

(1+S/N)2課件制作人：謝希仁第15頁香農(nóng)公式表明信道帶寬或信道中信噪比越大，則信息極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道極限信息傳輸速率，就一定能夠找到某種方法來實現(xiàn)無差錯傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限（當(dāng)然實際信道不可能是這么），則信道極限信息傳輸速率C也就沒有上限。實際信道上能夠到達信息傳輸速率要比香農(nóng)極限傳輸速率低不少。

課件制作人：謝希仁第16頁請注意對于頻帶寬度已確定信道，假如信噪比不能再提升了，而且碼元傳輸速率也到達了上限值，那么還有方法提升信息傳輸速率。這就是用編碼方法讓每一個碼元攜帶更多比特信息量。課件制作人：謝希仁第17頁數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號模擬數(shù)據(jù)數(shù)字編碼模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬傳輸與數(shù)字傳輸課件制作人：謝希仁第18頁1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

a.不歸零編碼10010110優(yōu)點：簡單易實現(xiàn)。缺點：難以實現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時。連續(xù)數(shù)據(jù)易形成直流成份。課件制作人：謝希仁第19頁1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

b.曼徹斯特（Manchester）編碼

將基帶信號中0和1用不一樣脈沖波形表示。優(yōu)點：每位中間有跳變，自含時鐘，易實現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時。不含直流成份。缺點：技術(shù)復(fù)雜。課件制作人：謝希仁第20頁1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字編碼

c.差分曼徹斯特編碼

將基帶信號中0和1用不一樣脈沖波形表示。優(yōu)點：每位中間有跳變，自含時鐘，易實現(xiàn)收發(fā)之間準(zhǔn)確同時。不含直流成份。缺點：技術(shù)復(fù)雜。課件制作人：謝希仁第21頁數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼稱為調(diào)制。調(diào)制就是進行波形變換（頻譜變換）。調(diào)制方法：對選取載波信號進行波形改變。載波信號：最基本二元制調(diào)制方法有：調(diào)幅(AM)：載波振幅隨基帶數(shù)字信號而改變。調(diào)頻(FM)：載波頻率隨基帶數(shù)字信號而改變。調(diào)相(PM)：載波初始相位隨基帶數(shù)字信號而改變。

1.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬編碼課件制作人：謝希仁第22頁對基帶數(shù)字信號幾個調(diào)制方法課件制作人：謝希仁第23頁

正交調(diào)制

QAM(QuadratureAmplitudeModulation)

r

(r,)因為4bit編碼共有16種不一樣組合，所以這16個點中每個點可對應(yīng)于一個4bit編碼。若每一個碼元可表示比特數(shù)越多，則在接收端進行解調(diào)時要正確識別每一個狀態(tài)就越困難。多相調(diào)制：同時改變相位、振幅或頻率中兩個參數(shù)，可形成各種波形，攜帶多位信息，提升數(shù)據(jù)率。課件制作人：謝希仁第24頁2.3物理層下面?zhèn)鬏斆襟w導(dǎo)向傳輸媒體（有線介質(zhì)、固定介質(zhì)）

能夠?qū)⑿盘柤s束在某個固定媒體中，如：雙絞線、同軸電纜、光纖等。非導(dǎo)向傳輸媒體（無線介質(zhì)、約束介質(zhì)）不能夠?qū)⑿盘柤s束在某個固定媒體中，如：地面微波接力通信、衛(wèi)星通信等。傳輸媒體即通信介質(zhì)，信源與信宿之間物理通路。課件制作人：謝希仁第25頁評價傳輸媒體性能指標(biāo)成本易安裝性容量（帶寬）抗干擾性抗衰減性（最大傳輸距離）課件制作人：謝希仁第26頁2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體1.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屏蔽雙絞線UTP屏蔽雙絞線STP性能評價成本低、易安裝、100MHz、

抗干擾性低、最大傳輸距離100m課件制作人：謝希仁第27頁EIA-TIA568標(biāo)準(zhǔn)雙絞線分為7類，單位長度絞和數(shù)不一樣。n類線比n-1類線含有多項優(yōu)異性能：容量（帶寬）、抗衰減性、抗干擾性（近端串?dāng)_是指在一條鏈路中一對線對另一對線信號耦合）EIA-TIA568AEIA-TIA568B雙絞線電纜制作注意事項不能亂序、短剝線長度課件制作人：謝希仁第28頁2.同軸電纜50

同軸電纜數(shù)字信號75

同軸電纜模擬信號

外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導(dǎo)體將計算機與同軸電纜連接需用T型分接頭AUIBNC性能評價成本低、易安裝性比雙絞線差、10MHz、

抗干擾性低比雙絞線強、最大傳輸距離185m-500m課件制作人：謝希仁第29頁3.光纖經(jīng)過光導(dǎo)纖維傳輸光脈沖實現(xiàn)通信。一個完整光傳輸系統(tǒng)發(fā)送端光源（發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器）光纖接收端檢測器（光電二極管）包層課件制作人：謝希仁第30頁光線在光纖中折射折射角入射角包層（低折射率媒體）包層（低折射率媒體）纖芯（高折射率媒體）包層纖芯課件制作人：謝希仁第31頁光纖工作原理高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸方式是不停地全反射課件制作人：謝希仁第32頁四芯光纜剖面示意圖課件制作人：謝希仁第33頁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課件制作人：謝希仁第34頁光纖不但含有通信容量非常大優(yōu)點，而且還含有其它一些特點：（1）傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸尤其經(jīng)濟。（2）抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾環(huán)境下尤為主要。（3）無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。（4）體積小，重量輕。缺點：成本較高。課件制作人：謝希仁第35頁2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體（無線介質(zhì)、約束介質(zhì)）不能夠?qū)⑿盘柤s束在某個固定媒體中。無線傳輸所使用頻段很廣。短波通信主要是靠電離層反射，但短波信道通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線傳輸。地面微波接力通信衛(wèi)星通信課件制作人：謝希仁第36頁地面微波接力通信主要特點：

微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，所以其通信信道容量很大；因為工業(yè)干擾和天電干擾主要頻譜成份比微波頻率低得多，對微波通信危害比對短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；與相同容量和長度電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見效快。課件制作人：謝希仁第37頁缺點：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。易受惡劣氣候影響，隱蔽性、保密性差。中繼站維護費用高。課件制作人：謝希仁第38頁3．衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信最大特點是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關(guān)。衛(wèi)星通信另一特點就是含有較大傳輸時延。課件制作人：謝希仁第39頁2.5信道復(fù)用技術(shù)2.5.1頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM)：將信道可用頻帶分為若干子頻帶。相鄰子頻帶之間留有臨界保護頻帶。將不一樣用戶信號分別調(diào)制到這些子頻帶上。信道上同時傳輸多路信號（寬帶信號）。全部用戶在一樣時間占用不一樣帶寬資源。頻分復(fù)用適用于模擬傳輸。

課件制作人：謝希仁第40頁頻分復(fù)用(FDM)頻率時間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5課件制作人：謝希仁第41頁時分復(fù)用：將信道可用時間分為若干時隙.將這些時隙平分給不一樣用戶信號。每路信號交替占用信道資源。全部用戶在不一樣時間占用一樣頻帶寬度。時分復(fù)用適合用于數(shù)字傳輸。

時分復(fù)用(TDM)課件制作人：謝希仁第42頁頻率時間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時分復(fù)用課件制作人：謝希仁第43頁時分復(fù)用頻率時間CDCDCDAAAABBBBCD在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第44頁時分復(fù)用頻率時間BDBDBDAAAABCCCCD在

TDM

幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第45頁時分復(fù)用頻率時間BCBCBCAAAABCDDDD在TDM幀中位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀課件制作人：謝希仁第46頁每路信號數(shù)據(jù)量不均衡，平均分配時隙時分復(fù)用不靈活?？赡軙斐删€路資源浪費。課件制作人：謝希仁第47頁統(tǒng)計時分復(fù)用STDM是對時分復(fù)用一個改進。使用統(tǒng)計時分復(fù)用STDM幀傳送復(fù)用數(shù)據(jù)；時隙數(shù)能夠不一樣于用戶數(shù)。用戶有了數(shù)據(jù)即發(fā)往集中器緩存（隊列），集中器掃描緩存，將其中數(shù)據(jù)放入STDM幀，放滿即可發(fā)送出去。課件制作人：謝希仁第48頁統(tǒng)計時分復(fù)用不是平均分配時隙，而是按需分配時隙，顯著提升信道利用率。STDM幀時隙中包含用戶地址信息，集中器設(shè)計為含有更多智能性，加入許多控制信息，開銷增大。STDM不適合于用戶數(shù)據(jù)均衡且重負(fù)載通信。統(tǒng)計復(fù)用又稱為異步時分復(fù)用，而普通時分復(fù)用稱為同時時分復(fù)用。課件制作人：謝希仁第49頁波分多路復(fù)用，是指在一根光纖上使用不一樣波長同時傳送多路光波信號。實際上WDM是FDM一個變種，用于光纖信道。

波分多路復(fù)用工作原理：要傳輸光波波長（頻率）是不一樣，它們經(jīng)過復(fù)用器（通常是棱鏡或光柵）耦合到光纜線路上同一根光纖中進行傳輸，抵達目標(biāo)地結(jié)點后，再經(jīng)過分用器（棱鏡或光柵）分成多束光波。當(dāng)前波長域復(fù)用技術(shù)主要有三種：波分復(fù)用（WDM），密集波分復(fù)用（DWDM）和光頻分復(fù)用（OFDM）。三者本質(zhì)上都是波長分割復(fù)用，不一樣是復(fù)用信道波長間隔不一樣。2.5.2波分復(fù)用WDM課件制作人：謝希仁第50頁1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用就是光頻分復(fù)用。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km課件制作人：謝希仁第51頁2.5.3碼分復(fù)用CDM慣用名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。這種系統(tǒng)發(fā)送信號有很強抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)覺。在移動通信中，CDMA可提升通話質(zhì)量降低干擾，降低手機平均發(fā)射功率。

課件制作人：謝希仁第52頁碼分復(fù)用CDMA工作原理

向量規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)：設(shè)向量和向量其規(guī)格化內(nèi)積

兩個向量S和T正交(orthogonal)

，即S和T規(guī)格化內(nèi)積為0.課件制作人：謝希仁第53頁每個站被指派一個惟一mbit碼片序列。如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列二進制反碼。

比如，S站8bit碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時，就發(fā)送序列11100100。用-1表示0，S站碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)碼分復(fù)用CDMA工作原理課件制作人：謝希仁第54頁CDMA主要特點每個站分配碼片序列必須各不相同，且相互正交。任何一個碼片向量和該碼片向量自己規(guī)格化內(nèi)積都是1.一個碼片向量和該碼片反碼向量規(guī)格化內(nèi)積值是–1.滿足分配率，設(shè)S,T分別表示兩個站點碼片向量,U表示這兩個站點發(fā)送疊加信號，即：U=S+T,則：對于任意站點碼片向量V，V·U=V·S+V·T碼分復(fù)用CDMA工作原理課件制作人：謝希仁第55頁碼片序列正交關(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)。這兩個碼片序列是正交。課件制作人：謝希仁第56頁CDMA工作原理S站碼片序列S110ttttttm個碼片tS站發(fā)送信號SxT站發(fā)送信號Tx總發(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)送端接收端課件制作人：謝希仁第57頁CDMA必須采取擴頻技術(shù)，傳輸信息量遠大于實際信息量，若信道頻率資源有限則限制其使用。課件制作人：謝希仁第58頁2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)

1.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中繼線上傳送多路電話。因為歷史上原因，PCM有兩個互不兼容國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美24路PCM（簡稱為T1）和歐洲30路PCM（簡稱為E1）。我國采取是歐洲E1標(biāo)準(zhǔn)。E1速率是2.048Mb/s，而T1速率是1.544Mb/s。當(dāng)需要有更高數(shù)據(jù)率時，可采取復(fù)用方法。課件制作人：謝希仁第59頁現(xiàn)在數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采取脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)體制。

課件制作人：謝希仁第60頁為了有效地利用傳輸線路，可將多個話路PCM信號用時分復(fù)用TDM(TimeDivisionMultiplexing)方法裝成時分復(fù)用幀，然后發(fā)送到線路上。脈碼調(diào)制PCM有兩個互不兼容國際標(biāo)準(zhǔn)：北美T1標(biāo)準(zhǔn)(1.544Mb/s)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)E1(2.048Mb/s)。中國采取歐洲E1標(biāo)準(zhǔn),美國和日本等國采取T1標(biāo)準(zhǔn)。課件制作人：謝希仁第61頁E1時分復(fù)用幀

課件制作人：謝希仁第62頁2.同時光纖網(wǎng)SONET和

同時數(shù)字系列SDH舊數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點。其中最主要是以下兩個方面：速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。假如不對高次群數(shù)字傳輸速率進行標(biāo)準(zhǔn)化，國際范圍高速數(shù)據(jù)傳輸就極難實現(xiàn)。

不是同時傳輸。在過去相當(dāng)長時間，為了節(jié)約經(jīng)費，各國數(shù)字網(wǎng)主要是采取準(zhǔn)同時方式。

課件制作人：謝希仁第63頁同時光纖網(wǎng)SONET同時光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)各級時鐘都來自一個非常準(zhǔn)確主時鐘。第1級同時傳送信號STS-1(SynchronousTransportSignal)傳輸速率是51.84Mb/s。光信號則稱為第1級光載波OC-1，OC表示OpticalCarrier。課件制作人：謝希仁第64頁

同時數(shù)字系列SDH

ITU-T以美國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國際標(biāo)準(zhǔn)同時數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。普通可認(rèn)為SDH與SONET是同義詞。SDH基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級同時傳遞模塊(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中OC-3速率。課件制作人：謝希仁第65頁線路速率(Mb/s)SONET符號ITU-T符號表示線路速率慣用近似值51.840OC-1/STS-1

155.520OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s39813.120

OC-768/STS-768

STM-256

40Gb/s

SONETOC級/STS級與SDHSTM級對應(yīng)關(guān)系課件制作人：謝希仁第66頁SONET體系結(jié)構(gòu)光子層路徑層線路層段層線路(line)光子層路徑層線路層段層光子層線路層段層光子層段層光子層線路層段層光子層段層SDH終端SDH終端復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑(path)(section)(section)(section)課件制作人：謝希仁第67頁SONET標(biāo)準(zhǔn)定義了

四個光接口層光子層(PhotonicLayer)處理跨越光纜比特傳送。段層(SectionLayer)在光纜上傳送STS-N幀。線路層(LineLayer)負(fù)責(zé)路徑層同時和復(fù)用。路徑層(PathLayer)處理路徑端接設(shè)備PTE(PathTerminatingElement)之間業(yè)務(wù)傳輸。

課件制作人：謝希仁第68頁2.6寬帶接入技術(shù)

2.6.1xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)。即使標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號頻帶被限制在300~3400Hz范圍內(nèi)，但用戶線本身實際可經(jīng)過信號頻率依然超出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高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)縮寫。而DSL前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實現(xiàn)不一樣寬帶方案。課件制作人：謝希仁第69頁xDSL幾個類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL一個子集，可自動調(diào)整線路速率）。課件制作人：謝希仁第70頁ADSL極限傳輸距離ADSL極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶線線徑都有很大關(guān)系（用戶線越細(xì)，信號傳輸時衰減就越大），而所能得到最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實際用戶線上信噪比親密相關(guān)。比如，0.5毫米線徑用戶線，傳輸速率為1.5~2.0Mb/s時可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率提升到6.1Mb/s時，傳輸距離就縮短為3.7公里。假如把用戶線線徑減小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s傳輸速率下就只能傳送2.7公里課件制作人：謝希仁第71頁ADSL特點上行和下行帶寬做成不對稱。上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶。ADSL在用戶線（銅線）兩端各安裝一個ADSL調(diào)制解調(diào)器。我國當(dāng)前采取方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”意思。課件制作人：謝希仁第72頁DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)采取頻分復(fù)用方法，把40kHz以上一直到1.1MHz高端頻譜劃分為許多子信道，其中25個子信道用于上行信道，而249個子信道用于下行信道。每個子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并使用不一樣載波（即不一樣音調(diào)）進行數(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調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)。課件制作人：謝希仁第73頁DMT技術(shù)頻譜分布…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~1100課件制作人：謝希仁第74頁ADSL數(shù)據(jù)率因為用戶線詳細(xì)條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線干擾程度等都不一樣），所以ADSL采取自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高數(shù)據(jù)率。當(dāng)ADSL開啟時，用戶線兩端ADSL調(diào)制解調(diào)器就測試可用頻率、各子信道受到干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號傳輸質(zhì)量。ADSL不能確保固定數(shù)據(jù)率。對于質(zhì)量很差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。課件制作人：謝希仁第75頁ADSL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接入網(wǎng)端局或遠端站DSLAM至當(dāng)?shù)仉娫捑諴SPS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代表遠端Remote）電話分離器PS(POTSSplitter)

課件制作人：謝希仁第76頁第二代ADSL

ADSL2（G.992.3和G.992.4）

ADSL2+（G.992.5）經(jīng)過提升調(diào)制效率得到了更高數(shù)據(jù)率。比如，ADSL2要求最少應(yīng)支持下行8Mb/s、上行800kb/s速率。而ADSL2+則將頻譜范圍從1.1MHz擴展至2.2MHz，下行速率可達16Mb/s（最大傳輸速率可達25Mb/s），而上行速率可達800kb/s。采取了無縫速率自適應(yīng)技術(shù)SRA(SeamlessRateAdaptation)，可在運行中不中止通信和不產(chǎn)生誤碼情況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改進了線路質(zhì)量評測和故障定位功效，這對提升網(wǎng)絡(luò)運行維護水平含有非常主要意義。課件制作人：謝希仁第77頁2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)

HFC(HybridFiberCoax)HFC網(wǎng)是在當(dāng)前覆蓋面很廣有線電視網(wǎng)CATV基礎(chǔ)上開發(fā)一個居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還提供電話、數(shù)據(jù)和其它寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有CATV網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采取模擬技術(shù)頻分復(fù)用對電視節(jié)目進行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則需要對CATV網(wǎng)進行改造課件制作人：謝希仁第78頁HFC主要特點(1)HFC網(wǎng)主干線路采取光纖HFC網(wǎng)將原CATV網(wǎng)中同軸