計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 課件 第2章物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)

打造人工智能共享實(shí)訓(xùn)基地，我校專業(yè)集群協(xié)調(diào)發(fā)展

信系第2章物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)第2章物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)物理層的任務(wù)；數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)；信道和調(diào)制；常用的傳輸媒體；常用的信道復(fù)用技術(shù)；常用的寬帶接入技術(shù)，重點(diǎn)是FTTx。【內(nèi)容巡航】第2章物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)2.1物理層2.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.3傳輸媒體2.4數(shù)據(jù)鏈路層2.5IP地址基礎(chǔ)知識(shí)2.1物理層2.1.1物理層連接2.1.2物理層的基本概念2.1物理層在發(fā)送設(shè)備上，數(shù)據(jù)鏈路層的作用是準(zhǔn)備數(shù)據(jù)以供傳輸，并控制該數(shù)據(jù)訪問物理介質(zhì)的方式。但是，物理層通過將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制編碼成信號(hào)來控制數(shù)據(jù)傳送到物理介質(zhì)的方式。在接收端，物理層通過連接介質(zhì)接收信號(hào)，在將信號(hào)解碼為數(shù)據(jù)后，物理層會(huì)將幀傳遞到數(shù)據(jù)鏈路層以便接收和處理。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要功能就是通過介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)。傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)則因介質(zhì)不同而不同。2.1.1物理層連接有線網(wǎng)卡有線連接

無線連接

雙絞線光纜交換機(jī)有線網(wǎng)卡無線電波無線接入點(diǎn)（AP）。2.1.2

物理層的基本概念2.1.2

物理層的基本概念

物理層是連接兩個(gè)物理設(shè)備、為數(shù)據(jù)鏈路層提供透明位流傳輸所必須遵循的協(xié)議。物理層協(xié)議要解決的是主機(jī)、工作站等數(shù)據(jù)終端設(shè)備與通信線路上通信設(shè)備之間的接口問題。

數(shù)據(jù)終端設(shè)備又稱DTE，指數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備和傳輸控制器或計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)處理裝置及其通信控制器。DTE的基本功能是產(chǎn)生、處理數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備又稱DCE，，指自動(dòng)呼叫設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器（Modem）以及其他一些中間裝置的集合。DCE的基本功能是沿傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。1.通信接口與傳輸媒體的物理特性2.1.2

物理層的基本概念特性含義機(jī)械特性規(guī)定了物理連接時(shí)所需接插件的規(guī)格尺寸，針腳數(shù)目和排列情況等，如常見的EIARS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定D型25針接口，電氣特性規(guī)定了在物理信道上傳輸比特流時(shí)信號(hào)電平的大小，數(shù)據(jù)的編碼方式、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制等。功能特性定義了各個(gè)信號(hào)線的確切含義，即各個(gè)信號(hào)線的功能。比如RS-232-C接口中的發(fā)送數(shù)據(jù)線和接收數(shù)據(jù)線等規(guī)程特性定義了利用信號(hào)線進(jìn)行比特流傳輸?shù)囊唤M操作規(guī)程，是指在物理連接的建立、維護(hù)和交換信息時(shí)數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的順序。DTE與DCE之間接口標(biāo)準(zhǔn)2.1.2

物理層的基本概念

為了傳輸比特流，可能需要對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制或編碼，使之成為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)或光信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)在不同的傳輸介質(zhì)上傳輸。

規(guī)定了通信的雙方必須在時(shí)鐘上保持同步的方法，比如異步傳輸方式和同步傳輸方式等。2.物理層的數(shù)據(jù)交換單元是二進(jìn)制比特3.比特的同步2.1.2

物理層的基本概念點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接

定義了設(shè)備之間連接的結(jié)構(gòu)關(guān)系，如星型拓?fù)?、環(huán)型拓?fù)浜途W(wǎng)狀拓?fù)涞取?.線路的連接5.物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)專用鏈路連接多點(diǎn)連接共享一個(gè)鏈路單工6.傳輸方式半雙工全雙工2.2數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2.1數(shù)據(jù)通信模型2.2.2模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)2.2.3信道2.2.4調(diào)制和解碼2.2.5信道的極限容量2.2.6并行傳輸與串行傳輸2.2.1數(shù)據(jù)通信模型2.2.1數(shù)據(jù)通信模型2.2.1數(shù)據(jù)通信模型2.2.1數(shù)據(jù)通信模型（1）信息（message）：通信的目的是傳送信息，如文字、圖像、視頻等和音頻都是信息。（2）數(shù)據(jù)（Data）：是運(yùn)送信息的實(shí)體，信息在傳輸之前需要進(jìn)行編碼，編碼后的信息就變成數(shù)據(jù)。（3）信號(hào)（signal）：數(shù)據(jù)在通信線路上傳輸需要變成電信號(hào)或光信號(hào)。2.2.1數(shù)據(jù)通信模型假定你現(xiàn)在使用自己電腦的瀏覽器訪問學(xué)院的網(wǎng)站。網(wǎng)頁的內(nèi)容就是要傳輸?shù)男畔?，?jīng)過字符集（如ASCII碼）進(jìn)行編碼，變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，網(wǎng)卡將數(shù)字信號(hào)變成電信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，接收端網(wǎng)卡接收到電信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，再經(jīng)過字符集解碼，得到信息。2.2.2模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)1.模擬信號(hào)模擬信號(hào)是指信號(hào)的因變量隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。如溫度、濕度、壓力、長(zhǎng)度、電流、電壓等，我們常把模擬信號(hào)稱為“連續(xù)信號(hào)”，它在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以有無限多個(gè)不同的取值。2.數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是指信號(hào)的因變量不隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，通常表現(xiàn)為離散的脈沖形式。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、數(shù)字電話和數(shù)字電視等都可看成是數(shù)字信號(hào)。在使用二進(jìn)制碼元時(shí)，只有0、1兩種碼元代表不同狀態(tài)。我們常把數(shù)字信號(hào)稱為“離散信號(hào)”。2.2.2模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

3.模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過脈碼調(diào)制（PCM）方法量化為數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)經(jīng)過采樣，對(duì)采樣的值經(jīng)過量化，對(duì)量化的采樣進(jìn)行數(shù)字化編碼，將編碼后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送。2.2.2模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)2.2.3信道

信道（Channel），并不等同于電路，一般都是用來表示向某一方向傳送信息的媒體。因此，一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。物理信道是傳輸信號(hào)的物理通路，由傳輸介質(zhì)及相關(guān)通信設(shè)備組成，也稱為通信鏈路。邏輯信道也是一種通路，它建立在物理信道基礎(chǔ)上，一個(gè)物理信道可以提供多個(gè)邏輯信道。2.2.3信道單工通信即單向通信即只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。如無/有線電廣播、電視廣播、計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、鍵盤之間半雙工通信即雙向交替通信即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)然也不能同時(shí)接收）。是一方發(fā)送另一方接收，過一段時(shí)間后再反過來。全雙工通信即雙向同時(shí)通信即通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息又稱為信號(hào)可同時(shí)沿相反的兩個(gè)方向傳送。2.2.4調(diào)制和編碼

來自信源的信號(hào)常稱為基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)），如計(jì)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)就屬于基帶信號(hào)。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）。

僅僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換，使它能夠與信道特性相適應(yīng)。變換后的信號(hào)仍然是基帶信號(hào)。由于這種基帶調(diào)制是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種形式的數(shù)字信號(hào)，這種過程也稱為編碼（Coding）。1．基帶調(diào)制2.2.4調(diào)制和解調(diào)不歸零制：正電平代表1，負(fù)電平代表0。歸零制：正脈沖代表1，負(fù)脈沖代表0.曼徹斯特編碼：位周期中心的向上跳變代表1，位周期中心的向下跳變代表0。但也可反過來定義。差分曼徹斯特編碼:在每一位的中心處始終都有跳變；位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。1．基帶調(diào)制2.2.4調(diào)制和解調(diào)1．基帶調(diào)制2.2.4調(diào)制和解調(diào)使用載波進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸。經(jīng)過載波調(diào)制后的信號(hào)稱為帶通信號(hào)（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。基本的帶通調(diào)制方法有：2.帶通調(diào)制調(diào)幅（AM）:即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻（FM）：即載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相（PM）：即載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。2.2.5信道的極限容量影響信道上的數(shù)字信息的傳輸速率的因素有兩個(gè)：碼元的傳輸效率和每個(gè)碼元承載的比特信息量。碼元的傳輸速率受信道能夠通過的頻率范圍影響，每個(gè)碼元承載的比特信息量則受信道的信噪比影響。2.2.5信道的極限容量1.信道能夠通過的頻率范圍

在信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)其實(shí)是使用多個(gè)頻率的模擬信號(hào)進(jìn)行多次諧波而成的方波。

具體的信道所能通過的模擬信號(hào)的頻率范圍總是有限的。能夠通過的最高頻率減去最低頻率就是該信道的帶寬。假定電話線允許頻率范圍從300~3300Hz的模擬信號(hào)能夠通過，低于300Hz和高于3300Hz的模擬信號(hào)均不能通過，則電話線的帶寬為3300-300=3000Hz。2.2.5信道的極限容量碼元的傳輸速率的上限值。理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaud其中：w是理想低通信道的帶寬，單位是Hz。Band是波特，是碼元傳輸速率的單位。1波特為每秒傳送一個(gè)碼元。比特率：在數(shù)字信道中，比特率是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位(bit)數(shù)來表示，其單位為每秒比特?cái)?shù)bit/s(bps)。波特率：波特率指數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)載波的調(diào)制速率，它用單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變次數(shù)來表示，其單位為波特(Baud)。波特率與比特率的關(guān)系為：比特率=波特率

單個(gè)調(diào)制狀態(tài)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。2.2.5信道的極限容量

信噪比就是信號(hào)的平均功率和噪聲的平均功率之比，常記為S/N,并用分貝（dB）作為度量單位。即信噪比(dB)=10Log10（S/N）（dB）例如，當(dāng)S/N=10時(shí)，信噪比為10dB,而當(dāng)S/N=1000時(shí)，信噪比為30dB。

香農(nóng)公式：信道的極限信息傳輸速率C是C=WLog10（1+S/N）（b/s）式中：W為信道寬度（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。2.2.6并行傳輸與串行傳輸

是指數(shù)字信號(hào)以成組的方式在多個(gè)并行信道上傳輸，數(shù)據(jù)由多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳送與接收，每個(gè)比特使用單獨(dú)的一條線路。

主要用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或同一系統(tǒng)設(shè)備間的通信。1.并行傳輸。2.2.6并行傳輸與串行傳輸

是在一條信道上對(duì)比特流逐位進(jìn)行傳輸

通常情況下，并行通信用于距離較近的情況，串行通信用于距離較遠(yuǎn)的情況。2.串行傳輸2.3傳輸媒體2.3.1.雙絞線2.3.3光纜2.3.2同軸電纜2.3傳輸媒體傳輸媒體導(dǎo)引型媒體非導(dǎo)引型媒體雙絞電纜、同軸電纜光纜電信號(hào)光信號(hào)電波在空氣或外層空間中傳播傳輸介質(zhì)傳輸媒介2.3.1.雙絞線

雙絞線電纜(TP：TwistedPairwire)1.雙絞線電纜概述

把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合（twist）起來就構(gòu)成了雙絞線。非屏蔽雙絞線橙、綠、藍(lán)、棕屏蔽雙絞線2.3.1.雙絞線2.電纜等級(jí)系統(tǒng)產(chǎn)品類別系統(tǒng)分級(jí)支持最高帶寬（Hz）是否屏蔽備注CAT3(3類)C16M屏蔽和非屏蔽應(yīng)用于語音、10Mb/s以太網(wǎng)、4Mb/s令牌環(huán)。目前市場(chǎng)上只有用于語音主干布線的3類大對(duì)數(shù)電纜。CAT5(5類)D100M屏蔽和非屏蔽應(yīng)用于語音、100Mb/s以太網(wǎng)。目前市場(chǎng)上只有用于語音主干布線的5類大對(duì)數(shù)電纜。CAT5e(超5類)D100M屏蔽和非屏蔽應(yīng)用于語音、100Mb/s以太網(wǎng)、1000Mb/s以太網(wǎng)。CAT6(六類)E250M屏蔽和非屏蔽應(yīng)用于語音、1000Mb/s以太網(wǎng)。CAT6A(超六類)EA500M屏蔽和非屏蔽應(yīng)用于語音、10Gb/s以太網(wǎng)。CAT7(7類)F600M屏蔽應(yīng)用于語音、10Gb/s以太網(wǎng)。CAT7A(超7類)FA1000M屏蔽為4萬兆和20萬兆準(zhǔn)備的電纜CAT8.1（兼容6A）I2000M屏蔽為4萬兆和20萬兆準(zhǔn)備的電纜CAT8.2（兼容7）II2000M屏蔽為4萬兆和20萬兆準(zhǔn)備的電纜2.3.1.雙絞線雙絞線電纜的連接硬件包括信息模塊和RJ-45連接器。它們用于端接或直接連接UTP電纜，使電纜和連接件組成一個(gè)完整的信息傳輸通道。3.UTP連接器水晶頭RJ-45插頭RJ-45信息模塊2.3.1.雙絞線4.UTP電纜類型（1）T568B標(biāo)準(zhǔn)。線序從左到右依次為：1-白橙、2-橙、3-白綠、4-藍(lán)、5-白藍(lán)、6-綠、7-白棕、8-棕。2.3.1.雙絞線4.UTP電纜類型（2）T568A標(biāo)準(zhǔn)。線序從左到右依次為：1-白綠、2-綠、3-白橙、4-藍(lán)、5-白藍(lán)、6-橙、7-白棕、8-棕。2.3.1.雙絞線4.UTP電纜類型電纜類型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用以太網(wǎng)直通電纜電纜兩端均為T568-B或T568A。常用T568B。將網(wǎng)絡(luò)主機(jī)連接到集線器、交換機(jī)、路由器之類的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。以太網(wǎng)交叉電纜電纜一端為T568-B，另一端為T568A連接兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)。連接兩臺(tái)網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備（交換機(jī)與交換機(jī)、集線器與集線器、路由器與路由器）。全反電纜思科專有用于工作站到交換機(jī)、路由器控制臺(tái)端口的連接。2.3.2同軸電纜

同軸電纜由兩個(gè)導(dǎo)體組成，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)外部圓柱形空心導(dǎo)體圍裹著一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)體。同軸電纜的組成由里向外依次是：導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層和護(hù)套，

目前同軸電纜更多地使用于有線電視或視頻（監(jiān)控和安全）等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中。2.3.3光纜1.光纖通信的基本原理

在發(fā)送端有光源，可以采用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器，它們?cè)陔娒}沖的作用下能產(chǎn)生出光脈沖。在接收端利用光電二極管做成光檢測(cè)器，在檢測(cè)到光脈沖時(shí)可還原出電脈沖。

目前在局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的光纖通信是一種光電混合式的通信結(jié)構(gòu)。通信終端的電信號(hào)與光纜中傳輸?shù)墓庑盘?hào)之間要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換通過光電轉(zhuǎn)換器或光纖模塊來完成目前光纖通信系統(tǒng)通常都是用2芯，一芯用于發(fā)送信號(hào)，一芯用于接收信號(hào)。2.3.3光纜2.光纖的結(jié)構(gòu)2.3.3光纜2.光纖的結(jié)構(gòu)

（1）光纖芯及包層。

光纖芯是光的傳導(dǎo)部分，直徑只有8到100m。

光纖芯和包層的成分都是玻璃。包層較光纖芯有較低的折射率。當(dāng)光線從高折射率的媒體向低折射率的媒體時(shí)，其折射角將大于入射角，就會(huì)出現(xiàn)全反射，即光線碰到包層時(shí)就會(huì)折射會(huì)出現(xiàn)全反射，即光線碰到包層時(shí)就會(huì)折射回纖芯。纖芯。2.3.3光纜2.光纖的結(jié)構(gòu)

（2）涂覆層

涂覆層是光纖的第一層保護(hù)，它的目的就是保護(hù)光纖的機(jī)械強(qiáng)度，是第一緩沖層（PrimaryBuffer），由一層或幾層聚合物構(gòu)成，厚度約為250m，在光纖的制造過程中就已經(jīng)涂覆到光纖上。光纖涂覆層在光纖受到外界震動(dòng)時(shí)保護(hù)光纖的光學(xué)性能和物理性能，同時(shí)又可以隔離外界水氣的侵蝕。纖芯。纖芯2.3.3光纜3.光纖的分類傳輸模式多模光纖MMF單模光纖SMF工作波長(zhǎng)分類短波長(zhǎng)光纖長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖2.3.3光纜3.光纖的分類

多模光纖MMF：采用發(fā)光二極管作為光源。多模光纖允許多束光在光纖中同時(shí)傳播，多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖。

多模光纖只適合于近距離傳輸。多模光纖的纖芯直徑一般在50m~75m，包層直徑為125m~200m。多模光纖的光源一般采用LED（發(fā)光二極管），工作波長(zhǎng)為850nm或1300nm。2.3.3光纜3.光纖的分類

單模光纖SMF：若光纖的纖芯直徑減小到只有一個(gè)光的波長(zhǎng)，則光纖就像一根波導(dǎo)那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會(huì)產(chǎn)生多次反射，這樣的光纖稱為單模光纖，纖芯。

單模光纖的纖芯約為4mm~10mm，包層直徑為125mm。單模光纖通常用在工作波長(zhǎng)為1310nm或1550nm的激光發(fā)射器中傳輸頻帶寬、容量大，傳輸距離長(zhǎng)。2.3.3光纜3.光纖的分類工作波長(zhǎng)短波長(zhǎng)光纖850nm多模光纖長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖1300nm多模光纖1310nm單模光纖超長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖1550nm單模光纖2.3.3光纜4.光纜及其結(jié)構(gòu)2.3.3光纜4.光纜及其結(jié)構(gòu)

光纜中有1芯光纖、2芯光纖、4芯光纖、6芯光纖甚至更多光纖的（48芯光纖、1000芯光纖），

一般單芯光纜或雙芯光纜用于光纖跳線，多芯光纜用于室內(nèi)、室外的網(wǎng)絡(luò)布線。2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體1.無線電波通信無線傳輸可使用的頻段很廣，如圖2.20所示。

LF波段的波長(zhǎng)從1km到10km（對(duì)應(yīng)于30kHz到300kHz），LF-低頻、MF-中頻、HF-高頻、VHF-甚高頻、UHF-特高頻、SHF-超高頻、EHF-極高頻。2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體1.無線電波通信2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體2.短波通信電離層的不穩(wěn)定產(chǎn)生的衰落現(xiàn)象電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)短波通信即高頻通信，頻率范圍為3～30MHz，波長(zhǎng)短，沿地球表面?zhèn)鞑r(shí)，由于繞射能力差，傳播的有效距離短，但是在電離層中所受到的吸附作用小，有利于電離層的反射，因此主要靠電離層反射進(jìn)行通信，經(jīng)過一次反射可以得到100～4000km的跳躍距離，經(jīng)過電離層和大地的幾次連續(xù)反射，傳播的距離更遠(yuǎn)2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體2.短波通信2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體3.微波通信微波通信有地面微波接力通信和衛(wèi)星通信兩種主要方式。微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍是300MHz至3000GHz（波長(zhǎng)在0.1毫米至1米之間），主要是使用2～40GHz的頻率范圍。微波在空間中主要是直線傳播。由于微波能穿透電離層射入宇宙空間，因此它不像短波那樣經(jīng)電離層反射傳播到地面上很遠(yuǎn)的地方。2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體3.微波通信（1）地面微波接力通信。地球表面是個(gè)曲面，而微波在空間中是直線傳播的，因此傳播距離會(huì)受到限制，一般只有50km左右，若采用的微波站天線高，則傳播距離可加大。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信必須要在一條微波通信信道的兩個(gè)終端之間建立若干個(gè)中繼站。中繼站把前一站送來的信號(hào)經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站。2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體3.微波通信（2）衛(wèi)星通信。分為近地衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星。衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星作中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制。一個(gè)同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的三分之一以上表面。三個(gè)這樣的衛(wèi)星就可以覆蓋地球的人武部通信區(qū)域，這樣地球上的各個(gè)地面站之間都可互相通信了。在十分偏遠(yuǎn)的地方，或者離大陸很遠(yuǎn)的海洋中，通信幾乎完全依賴衛(wèi)星微波通信可分為主要用于傳輸多路載波電話、載波電報(bào)、電視節(jié)目等的模擬微波通信，以及主要用于傳輸多路數(shù)字電話、高速數(shù)據(jù)、數(shù)字電視、電視會(huì)議和其它新型電信業(yè)務(wù)的數(shù)字微波通信。2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體2.3.4非導(dǎo)向傳輸媒體4.無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是指以無線信道作為傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)選擇的是ISM頻段。ISM在各國(guó)的規(guī)定不統(tǒng)一。在我使用2.4GHz和5GHz，其中2.4GHz使用2.4GHz~2.4835GHz，5GHz頻段使用5.725~5.850GHz。無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)是802.11系列，使用802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)又稱為Wi-Fi。802.11系列標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE802.11b、802.11a、802.11g、802.11n（Wi-Fi4）、802.11ac（Wi-Fi5）、802.11ax（Wi-Fi6）等。2.4信道復(fù)用技術(shù)復(fù)用是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)，合并為一個(gè)可在同一信道上同時(shí)傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。信道復(fù)用技術(shù)中，發(fā)送端要用到復(fù)用器，讓大家合起來使用一個(gè)共享信道進(jìn)行通信；接收端要用到分用器，它把高速信道傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分用，分別送交給相應(yīng)的用戶。2.4.1頻分多路復(fù)用技術(shù)

頻分多路復(fù)用技術(shù)（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing）把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的子信道，各相鄰子信道間要留有一個(gè)狹長(zhǎng)的帶寬（保護(hù)帶），每個(gè)子信道可傳輸一路信號(hào)，每個(gè)發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)被調(diào)制成相應(yīng)的子信道的載波頻率，調(diào)制后的信號(hào)再被組合成一個(gè)可以通過通信鏈路的復(fù)合信號(hào)。采用頻分多路復(fù)用技術(shù)時(shí)，各路信號(hào)在各個(gè)子信道上是以并行的方式傳輸?shù)模?.4.1頻分多路復(fù)用技術(shù)

頻分多路復(fù)用技術(shù)最為簡(jiǎn)單，用戶在分配到一定的頻帶后，自始至終都占用這個(gè)頻帶。

頻分多路復(fù)用技術(shù)適用于模擬信號(hào)，如調(diào)制廣播電臺(tái)，有線電視系統(tǒng)、非對(duì)稱用戶數(shù)據(jù)線（ADSL）等都采用FDM技術(shù)。2.4.2時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)

時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)（TDM，TimeDivisionMultiplexing）將物理信道按時(shí)間分成許多等長(zhǎng)的時(shí)間片，輪流、交替地分配給多路信源，這樣使多路輸入信號(hào)能共享物理信道。2.4.3波分多路復(fù)用技術(shù)

波分多路復(fù)用WDM（Wave-LengthDivisionMultiplexing）的原理與頻分多路復(fù)用的相似，主要用于光纖通信。由于光信號(hào)是用波長(zhǎng)而不用頻率來表示所使用的光載波，因此就稱為波分多路復(fù)用。WDM和FDM不同之處在于光波頻率很高。它是利用不同波長(zhǎng)的光，通過共享光纖遠(yuǎn)距離傳輸多路信號(hào)。WDM技術(shù)中，利用光學(xué)系統(tǒng)中的衍射光柵，來實(shí)現(xiàn)多路不同頻率光波信號(hào)的合成與分解。

波分多路復(fù)用最初只能在一根光纖上復(fù)用兩路光載波信號(hào)，而現(xiàn)在可以在一根光纖上復(fù)用80路或更多路數(shù)的光信號(hào)，這就是密集波分多路復(fù)用DWDM（DenseWDM）。2.4.3波分多路復(fù)用技術(shù)2.4.4碼分多路復(fù)用技術(shù)

碼分多路復(fù)用也是一種共享信道的方法，每個(gè)用戶可在同一時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信，但使用的是基于碼型的分割信道的方法，即每個(gè)用戶分配一個(gè)地址碼，各個(gè)碼型互不重疊，通信各方之間不會(huì)相互干擾，且抗干擾能力強(qiáng)。碼分多路復(fù)用技術(shù)主要用于無線通信系統(tǒng)，特別是移動(dòng)通信系統(tǒng)。它不僅可以提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约皽p少干擾對(duì)通信的影響，而且增大了通信系統(tǒng)的容量。聯(lián)通CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）就是碼分復(fù)用的一種方式，稱為碼分多址，此外還有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和同步碼分多址（SCDMA）。2.4.4碼分多路復(fù)用技術(shù)2.5寬帶接入技術(shù)寬帶的標(biāo)準(zhǔn)在不斷的提高，由最初的56kbps到200kbps到最新（2015年，美國(guó)FCC定義）的寬帶下行速率調(diào)整至25Mbps，寬帶下行速率調(diào)整至3Mbps。寬帶接入技術(shù)主要包括：ADSL接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、HFC接入技術(shù)和無線接入技術(shù)。2.5寬帶接入技術(shù)雙絞線光纖寬帶接入同軸電纜無線電波電力線路xDLS技術(shù)上網(wǎng)以太網(wǎng)（Ethernet）FTTx無源光網(wǎng)絡(luò)的EPONCableModem技術(shù)WLAN（Wi-Fi/WiMAX）4G/5G電力線上網(wǎng)（PLC）2.5.2ADSL接入技術(shù)非對(duì)稱數(shù)字用戶線路（ADSL，AsymmetricDigitalSubscriberLine）是數(shù)字用戶線路（xDSL，DigitalSubscriberLine）服務(wù)中最流行的一種。1.ADSL接入網(wǎng)特點(diǎn)高速傳輸：提供上、下行不對(duì)稱的傳輸帶寬；上網(wǎng)、打電話互不干擾獨(dú)享帶寬、安全可靠2.5.2ADSL接入技術(shù)協(xié)議類型名稱發(fā)布時(shí)間雙絞線數(shù)量傳輸距離上行速率下行速率適用用戶ADSL非對(duì)稱數(shù)字用戶線路199913～5km512k～1Mbit/s1～8Mbit/s居民用戶19991

512kbit/s1.5Mbit/sADSL220021

1.0Mbit/s8Mbit/sADSL2+20031

1.0Mbit/s24Mbit/sADSL2+RE20031

1.0Mbit/s8Mbit/sVDSL甚高速數(shù)字用戶線20011300m-1.8km1.5～2.5Mbit/s50～55Mbit/sVDSL220111300m-1.8km100Mbit/s100Mbit/sGigaDSL

2012

100m1Gbit/s200m500Mbit/s2.5.2ADSL接入技術(shù)協(xié)議類型名稱發(fā)布時(shí)間雙絞線數(shù)量傳輸距離上行速率下行速率適用用戶SDSL單線路數(shù)字用戶線

3km1.5Mbit/s企業(yè)用戶

5.5km384kbit/sHDSL高速數(shù)字用戶線

1

33～4km1.544Mbps/2.048MbpsHDSL2

1最大5km2Mbps

2.5.2ADSL接入技術(shù)

ADSL2利用現(xiàn)有電話銅纜資源，可在開通話音業(yè)務(wù)（POTS、ISDN）的同時(shí)，利用高頻段提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。根據(jù)提供業(yè)務(wù)的不同，ADSL2包括以下四種具體應(yīng)用形式：（1）Data，即只提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。（2）Data+POTS，即同時(shí)提供數(shù)據(jù)和普通電話業(yè)務(wù)。（3）Data+ISDN，即同時(shí)提供數(shù)據(jù)和ISDN業(yè)務(wù)。（4）VoiceoverData，即通過數(shù)據(jù)通道提供話音業(yè)務(wù)（VoADSL）。此時(shí)需要話音網(wǎng)關(guān)功能完成話音到分組數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。3.ADSL應(yīng)用2.5.3寬帶光纖接入方式1.光纖接入網(wǎng)

FTTx，x代表不同的光纖接入點(diǎn)。如x=Cab（Cabinet，即FTTCab，光纖到交換箱）；x=C（Curb（路邊），即FTTC，光纖到路邊）；x=Z（Zone，即FTTZ，光纖到小區(qū)）；x=B（Building（大樓），即FTTB，光纖到大樓）；x=F（Floor，即FTTF，光纖到樓層）；x=H（Home（家），即FTTH，光纖到戶）；x=O（Office，即FTTO，光纖到辦公室）；x=D（Desk，即FTTD，光纖到桌面）。FTTx技術(shù)范圍從區(qū)域電信機(jī)房的局端設(shè)備到用戶終端設(shè)備。2.5.3寬帶光纖接入方式2.無源光網(wǎng)絡(luò)PON

PON技術(shù)除局端和用戶端的設(shè)備需要供電以外，中間的光網(wǎng)絡(luò)是不需要供電的，基本上不用維護(hù)，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本和管理成本都很低。

一個(gè)典型的PON系統(tǒng)由光線路終端OLT、光網(wǎng)絡(luò)單元ONU、無源分光器POS等三類設(shè)備組成。是一種基于P2MP拓?fù)涞募夹g(shù)。2.5.3寬帶光纖接入方式10.2.5寬帶光纖接入方式3.無源光網(wǎng)絡(luò)PON標(biāo)準(zhǔn)2.5.3寬帶光纖接入方式2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）

HFC（HybridFiberCoaxial）網(wǎng)是指光纖同軸電纜混合網(wǎng)，它是一種新型的寬帶網(wǎng)絡(luò)，采用光纖到服務(wù)區(qū)。而在進(jìn)入用戶的“最后1公里”采用同軸電纜。最常見的也就是有線電視網(wǎng)絡(luò)，它比較合理有效地利用了當(dāng)前的先進(jìn)成熟技術(shù)，融數(shù)字與模擬傳輸為一體，集光電功能于一身，同時(shí)提供較高質(zhì)量和較多頻道的傳統(tǒng)模擬廣播電視節(jié)目、較好性能價(jià)格比的電話服務(wù)、高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和多種信息增值服務(wù)，還可以逐步開展交互式數(shù)字視頻應(yīng)用。2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)1.什么是HFC網(wǎng)

HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺(tái)出來的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸；到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)）2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)2.HFC的頻帶劃分

以我國(guó)HFC頻帶劃分為例，低端的5～65MHz頻段為上行數(shù)字傳輸通道；65MHz～1000MHz頻段用于下行通道，其中65～87MHz為過渡帶，87MHz～108MHz頻段用來傳輸立體聲廣播，108MHz～550MHz頻段用來傳輸傳統(tǒng)的模擬CATV信號(hào)，每一通路的帶寬為8MHz，因而總共可以傳輸各種不同制式的電視信號(hào)60路；550MHz～750MHz頻段傳送數(shù)字電視節(jié)目、VOD等，750MHz～860MHz頻段傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)2.HFC的頻帶劃分2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)3.HFC接入網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)3.HFC接入網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案2.5.4光纖同軸混合網(wǎng)（HFC網(wǎng)3.HFC接入網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案2.5.5以太網(wǎng)接入1.以太網(wǎng)接入技術(shù)

以太網(wǎng)接入一般適用于園區(qū)或者住宅小區(qū)內(nèi)用戶的密集接入，以光纖和雙絞線作為主要的傳輸介質(zhì)，方便用戶接入帶寬的升級(jí)。當(dāng)采用光纖時(shí)，結(jié)合相應(yīng)的光傳輸技術(shù)，以太網(wǎng)也能支持較長(zhǎng)距離的接入，因而也適用于對(duì)帶寬和線路質(zhì)量要求高，空間分布較為離散，距離較遠(yuǎn)的用戶群的接入。2.5.5以太網(wǎng)接入1.以太網(wǎng)接入技術(shù)2.5.5以太網(wǎng)接入1.以太網(wǎng)接入技術(shù)2.5.6無線接入無線接入技術(shù)是指接入網(wǎng)的某