第6章_物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)

1、第6章 物理層及數(shù)據(jù)通信技術(shù)袁津生袁津生 主編主編主要內(nèi)容6.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.2 編碼與調(diào)制編碼與調(diào)制6.3 傳輸介質(zhì)及傳輸技術(shù)傳輸介質(zhì)及傳輸技術(shù)6.4 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)6.5 物理層設(shè)備物理層設(shè)備主要內(nèi)容物理層是計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的最低層，物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸介質(zhì)及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。本章主要介紹數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、傳輸介質(zhì)以及寬帶接入技術(shù)。6.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號 信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)識。 數(shù)據(jù)是指把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，它能被識別，也可以被描述。

2、 信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，具有確定的物理描述，如電壓、磁場強度等。 數(shù)據(jù)是信息的載體，它是信息的表示形式，可以是數(shù)字、字符、符號等。信息一般是用數(shù)據(jù)來表示的，而表示信息的數(shù)據(jù)通常要轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘杹磉M行傳遞。模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號模擬信號是指信號的波形和頻率（每秒的波數(shù)）是連續(xù)變化，如電視圖像信號、語音信號、溫度壓力傳感器的輸出信號等。簡單地說，就是連續(xù)的信號。數(shù)字信號是指信號的波形不是連續(xù)的，而是突變的，如計算機內(nèi)部的信號都是數(shù)字信號。數(shù)字信號在通信線路上傳輸時要借助電信號的狀態(tài)來表示二進制代碼的值。因為電信號可呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，可以分別表示“0”和“1”。簡單的說，就是離散的信號。模

3、擬信號與數(shù)字信號 信源、信宿與信道信源、信宿與信道 信源是信息或信息序列的產(chǎn)生源，它泛指一切發(fā)送的聲音、數(shù)據(jù)、文字、圖像等電信號。信源發(fā)出的信息可以是連續(xù)的，也可以是離散的。信宿是通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。信源和信宿之間要有通信線路才能互相通信。信道是傳輸數(shù)據(jù)的通道，是信號傳輸?shù)谋亟?jīng)之路，包括傳輸介質(zhì)和通信設(shè)備。 信源、信宿與信道信源、信宿與信道信源和信宿之間是通過信道進行信息交換的。信息在傳輸過程中可能會受到外界的干擾，把這種干擾稱為噪聲。信道可以分為數(shù)字信道與模擬信道。數(shù)字信道是在信道上只能傳輸數(shù)字信號的信道，是用來傳輸離散數(shù)字信號的。模擬信道傳輸?shù)氖窃诜群蜁r間上都連續(xù)變化

4、的模擬信號。如果利用模擬信道傳送數(shù)字信號，則必須經(jīng)過數(shù)字與模擬信號之間的變換。通信常用指標(biāo)通信常用指標(biāo) 碼元是一個固定時長的信號波形。而時間間隔被稱為碼元長度。速率也叫數(shù)據(jù)率，是指數(shù)據(jù)的傳輸速率，表示單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。單位是比特/秒（bps）。 帶寬是指信號具有的頻率寬度，單位是赫茲（Hz）。由于帶寬與數(shù)據(jù)率存在數(shù)值上的關(guān)系，因此，常用帶寬指數(shù)據(jù)率，表示在一段特定的時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)所能傳送的比特數(shù)。信道容量。信道傳輸數(shù)據(jù)速率的上限，稱為信道的容量。 奈奎斯特定理 理想條件下（無噪聲的、有限帶寬）信道的極限速率是：C =2Wlog2M（bps）其中，W是信道的帶寬，單位為赫茲，M表示每個碼元離散

5、電平的數(shù)目。極限速率的單位是bps。由于碼元的傳輸速率受到奈奎斯特定理的限制，所以要提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，就必須設(shè)法使每個碼元能攜帶更多個比特的信息量，這就需要采用多元制的調(diào)制方法。香農(nóng)定理 香農(nóng)定理考慮了有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)率：C = Wlog2（1+S/N）（bps）其中，W是信道的帶寬，單位為赫茲，S表示信道內(nèi)信號的平均功率，N表示信道內(nèi)噪聲的功率。為了方便起見，一般用10log10（S/N）來表示信噪比，單位是分貝（dB）。S/N的值越高，表示信道的質(zhì)量越好。例如，S/N為1000，其信噪比為30dB。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成

6、的。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)也稱作通信子網(wǎng)，其主要任務(wù)是實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也稱為資源子網(wǎng)，它由許多數(shù)據(jù)終端設(shè)備組成，這些終端設(shè)備作為信息的源和宿，其中的計算機主要用于數(shù)據(jù)的收集和處理。 數(shù)據(jù)通系統(tǒng)的模型 單工、半雙工和全雙工通信并行通信與串行通信 多路復(fù)用技術(shù) 多路復(fù)用是指將來自若干信息源的信號進行合并，然后將合并后的信號經(jīng)單一的線路和傳輸設(shè)備進行傳輸，在接收方，有專用的設(shè)備將合成信號分離成各個單路信號。復(fù)用的方法有：時分多路復(fù)用、頻分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用、碼分多路復(fù)用。多路復(fù)用技術(shù)的實質(zhì)是：發(fā)送方將多個用戶的數(shù)據(jù)通過復(fù)用器匯集，并將匯集的數(shù)據(jù)通過一條物理線路傳送到接收方。

7、接收方通過分用器將數(shù)據(jù)分離成各個單獨的數(shù)據(jù)，然后分發(fā)給接收方的多個用戶。多路復(fù)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用 時分多路復(fù)用TDM（Time Division Multiplexer）是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用。時分多路復(fù)用可分為：同步時分多路復(fù)用、異步時分多路復(fù)用。同步時分多路復(fù)用將時間片預(yù)先分配給各個信道，時間片固定不變，并且時間片序號與信道號之間存在固定的對應(yīng)關(guān)系，各個信道的發(fā)送與接收必須同步進行。 異步時分多路復(fù)用時間片序號與信道號之間不再存在固定的對應(yīng)關(guān)系。這種方法可以避免通信線路資源的浪費，但由于信道號與時間片序號無固定

8、對應(yīng)關(guān)系，因此接收端要有識別信號的能力。 同步時分復(fù)用與異步時分復(fù)用 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 FDM（Frequency Division Multiplexing）主要用于模擬信號。多路復(fù)用器接收來自多個源的模擬信號，每個信號都有自己獨立的帶寬。這些信號被組合成一個具有更大帶寬、更加復(fù)雜的信號，產(chǎn)生的信號被傳送到目的地，在那里另一個多路復(fù)用器完成分解工作，然后把各個信號單元分離出來。換句話說，就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個有較小頻帶的子信道，每個子信道供一個用戶使用。這樣在信道中就可同時傳送多個不同頻率的信號。采用頻分多路復(fù)用時數(shù)據(jù)在各子信道上是并行傳輸?shù)摹Ｓ捎诟髯有诺老?/p>

9、互獨立，故一個信道發(fā)生故障時不影響其他信道。頻分多路復(fù)用的工作原理 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 波分多路復(fù)用WDM（Wavelength Division Multiplexing）是頻率分割技術(shù)在光纖介質(zhì)中的應(yīng)用，也就是光的頻分復(fù)用。 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用 碼分多路復(fù)用CDM（Code Division Multiplexing）為每一路信號分配不同的編碼，每一路信號用它唯一的編碼對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼，接收方根據(jù)編碼接收信息。碼分多路復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)是擴頻通信。擴頻通信的特征是使用比發(fā)送的數(shù)據(jù)速率高許多倍的偽隨機碼對載荷數(shù)據(jù)的基帶信號的頻譜進行擴展，形成寬帶低功率頻譜密度的信號來發(fā)射。碼分

10、復(fù)用是一種共享信道的方法。常用的名詞是碼分多址CDMA（Code Division Multiple Access），每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此不會造成干擾。CDMA多用在無線多路訪問信道中。6.2 6.2 編碼與調(diào)制編碼與調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號 把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為數(shù)字信號的過程稱為編碼。 常用的編碼方法有三種：不歸零碼NRZ（Non-Return to Zero）、曼徹斯特（Manchester）編碼和差分曼徹斯特（Different Manchester）編碼。不歸零碼是指編碼在發(fā)送“0”或“1”時，在一碼元的時間內(nèi)不會返

11、回初始狀態(tài)（零）。 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼都屬于自同步碼。所謂自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時，將時鐘同步信號一起傳輸過去。 三種編碼波形圖 模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼最常用的方法是脈沖編碼調(diào)制PCM（Pulse Code Modulation）。PCM的典型應(yīng)用是語音數(shù)字化。 PCM就是對模擬信號進行采樣、量化、編碼的過程。采樣就是對模擬信號進行周期性掃描，把時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號。量化就是把經(jīng)過采樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時采樣值用最接近的電平值來表示。編碼就是用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。 PCM采樣與

12、量化 編碼原理示意圖 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號 要在模擬信道上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，首先需對數(shù)字信號進行調(diào)制，即用模擬信號作為載波運載要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。載波信號可以表示為正弦波形式：其中幅度um、頻率和相位的變化均影響信號波形。因此，通過改變這三個參數(shù)可實現(xiàn)對模擬信號的編碼。相應(yīng)的調(diào)制方式分別稱為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 )sin(u)(umtt模擬數(shù)據(jù)信號的編碼幅度調(diào)制也稱為幅移鍵控ASK。頻率調(diào)制也稱為頻移鍵控FSK。相位調(diào)制也稱為相移鍵控PSK相位調(diào)制又分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相。010)sin()(數(shù)字?jǐn)?shù)字tutum01)sin()sin()u(21數(shù)字?jǐn)?shù)字tututmm01)sin()0si

13、n()(數(shù)字?jǐn)?shù)字tututumm模擬數(shù)據(jù)信號的編碼方法 6.3 6.3 傳輸介質(zhì)及傳輸技術(shù)傳輸介質(zhì)及傳輸技術(shù)物理層的功能物理層的功能 （1）為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括建立物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。（2）傳輸數(shù)據(jù)。物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬，以減少信道上的擁塞。（3）完成物理層的一些管理工作。物理層接口的特性（1）機械特性。也叫物理特性，指明通信實體間硬件連接接口的機械特點，如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。（2）電氣特性。規(guī)定了在物理連接上，導(dǎo)線的電

14、氣連接及有關(guān)電路的特性 。（3）功能特性。指明物理接口各條信號線的用途。（4）規(guī)程特性。指明利用接口傳輸比特流的全過程及各項用于傳輸?shù)氖录l(fā)生的合法順序。 傳輸介質(zhì)的主要類型 傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)拿襟w，是網(wǎng)絡(luò)通信的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。傳輸介質(zhì)的性能特點對傳輸速率、通信的距離、可連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點數(shù)目和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘染泻艽蟮挠绊憽Ｒ虼?，必須根?jù)不同的通信要求，合理地選擇傳輸介質(zhì)。目前在局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。雙絞線雙絞線是最普通的傳輸介質(zhì)，它由兩根絕緣的金屬導(dǎo)線扭在一起而成，通常還把若干對雙絞線對（2對 或4對），捆成一條電纜并以堅韌的護套包裹著，每對雙絞線合并作

15、一根通信線使用，以減小各對導(dǎo)線之間的電磁干擾。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted-Pair）和屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted-Pair）。雙絞線按電氣性能劃分可分為：3類、4類、5類、超5類、6類、7類雙絞線等類型。在以太網(wǎng)中，雙絞線最長距為100米；雙絞線用做遠(yuǎn)程中繼線時，最大距離可達15公里。 屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線 同軸電纜同軸電纜是網(wǎng)絡(luò)中最常用的傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是銅芯導(dǎo)體，從里往外，依次分為絕緣層、導(dǎo)體網(wǎng)和絕緣塑料保護套。按帶寬和用途來劃分，同軸電纜可以分為基帶和寬帶?；鶐S電纜傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，在傳輸過程中，信號將占

16、用整個信道，數(shù)字信號包括由0到該基帶同軸電纜所能傳輸?shù)淖罡哳l率，因此，在同一時間內(nèi)，基帶同軸電纜僅能傳送一種信號。寬帶同軸電纜傳送的是不同頻率的信號，這些信號需要通過調(diào)制技術(shù)調(diào)制到各自不同的正弦載波頻率上。傳送時應(yīng)用頻分多路復(fù)用技術(shù)分成多個頻道傳送，使數(shù)據(jù)、聲音和圖像等信號，在同一時間內(nèi)，在不同的頻道中被傳送?；鶐S電纜使用的最大距離限制在幾公里范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達幾十公里左右。寬帶同軸電纜傳輸模擬信號時，其頻率高達300-500MHz，傳輸距離可達100公里。同軸電纜構(gòu)造 光導(dǎo)纖維電纜光導(dǎo)纖維電纜 光導(dǎo)纖維電纜簡稱光纖電纜或光纖。光纖由纖芯、包層和護套層組成。其中纖芯由玻璃或

17、塑料制成，包層由玻璃制成，護套由塑料制成。 光導(dǎo)纖維電纜光導(dǎo)纖維電纜光纖信號衰減極小，它可以在20公里的距離內(nèi)，在不使用中繼器的情況下，實現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。光纖不受外界電磁干擾與噪聲的影響，能在長距離、高速率的傳輸中保持低誤碼率。光纖的誤碼率為10-10。因此，光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好。光在光纖中的傳播原理是：由于包層的折射率比光纖芯折射率小，這樣進入光纖芯的光線在光纖芯與包層的界面上作多次全反射而曲折前進，不會透過界面，仿佛光線被包層緊緊地封閉在光纖芯內(nèi)，使光線只能沿著光纖芯傳送，就好像自來水只能在水管里流動一樣。光纖系統(tǒng)的工作原理光纖通信的原理是：在發(fā)送端首先要把傳送的信息變成電信號

18、，然后調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度變化而變化，并通過光纖發(fā)送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經(jīng)解調(diào)后恢復(fù)原信息。 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 1基帶傳輸技術(shù)基帶傳輸技術(shù) 基帶就是指基本頻帶，即數(shù)字信號占用的基本頻帶。在數(shù)據(jù)通信中，數(shù)字信號0和1的是典型的矩形脈沖信號，該矩形脈沖信號的固有頻帶稱為基帶，矩形脈沖信號稱為基帶信號?；鶐鬏斒侵冈谕ㄐ啪€路上原封不動地傳輸由計算機或終端產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號。這樣一個信號的基本頻帶可以包含很寬的頻率范圍，包括直流量和交流量。傳輸頻率越高，傳輸線路對傳輸信號的衰減就越大。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) 2頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸，有時也稱

19、寬帶傳輸，是指將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把音頻信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號。我們將這種利用模擬信道傳輸數(shù)字信號的方法稱為頻帶傳輸技術(shù)。頻帶傳輸將二進制數(shù)據(jù)的“1”和“0”信號，通過調(diào)制解調(diào)器變成具有一定頻帶范圍的模擬信號進行傳輸。典型的例子就是電話電路，其特性是帶通型，一般頻率范圍為3003400Hz，基帶信號不能通過，所以要采取措施把基帶信號調(diào)制解調(diào)到電話電路的頻帶范圍內(nèi)傳輸，頻帶傳輸可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。6.4 6.4 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù)寬帶與窄帶一般的劃分標(biāo)準(zhǔn)是用戶網(wǎng)絡(luò)接口上的速率，即將速率超過2Mbps的用戶接入稱為寬帶接入，對最低接入速率則

20、沒有限制。窄帶接入系統(tǒng)是基于支持傳統(tǒng)的64kbps電路交換業(yè)務(wù)的，對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支持能力較差。寬帶接入系統(tǒng)則是以分組傳送方式為基礎(chǔ)，具有統(tǒng)計復(fù)用功能。寬帶接入網(wǎng)指能同時承載語音、圖像、數(shù)據(jù)、視頻等寬帶業(yè)務(wù)需求的接入網(wǎng)絡(luò)。常用的寬帶接入技術(shù)有：xDSL接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)和混合接入技術(shù)等。xDSL接入技術(shù) DSL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)模擬電話信號的頻帶被限制在3003400Hz的范圍內(nèi)，但用戶線本身實際可

21、通過的信號頻率仍然超過1 MHz。xDSL技術(shù)就把04kHz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。xDSL常用的技術(shù)有HDSL、ADSL、VDSL。在xDSL技術(shù)中最常用的就是ADSL非對稱數(shù)字用戶線（Asymmetric Digital Subscriber Line）技術(shù)。 ADSL技術(shù)ADSL為用戶提供上、下行非對稱的傳輸速率，上行（從用戶到網(wǎng)絡(luò)）為低速的傳輸，一般為1.5Mbps；下行（從網(wǎng)絡(luò)到用戶）為高速數(shù)據(jù)傳輸，最高可達8Mbps。ADSL 在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個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（Discrete

22、Multi-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。DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上一直到1.1 MHz 的高端頻譜劃分為許多的子信道，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) 4 kHz帶寬，并使用不同的載波進行數(shù)字調(diào)制。DMT頻譜分布 DMT調(diào)制原理 光纖接入技術(shù) 光纖接入技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)與用戶之間完全以光纖作為傳輸介質(zhì)的接入方式，用戶網(wǎng)光纖化有很多方案，有光纖到路邊（FTTC）、光纖到大樓（FTTB）、光纖到家庭（FTTH）等技術(shù)。1FTTC技術(shù)技術(shù)FTTC為目前最主要的服務(wù)形式，主要是為住宅區(qū)的用戶作服務(wù)，將光

23、網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備放置于路邊機箱，利用光網(wǎng)絡(luò)單元出來的同軸電纜傳送CATV信號或雙絞線傳送電話及上網(wǎng)服務(wù)。2FTTB技術(shù)技術(shù)FTTB依服務(wù)對象區(qū)分有兩種，一種是公寓大廈的用戶服務(wù)，另一種是商業(yè)大樓的公司行號服務(wù)，兩種皆將光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)置在大樓的地下室配線箱處，只是公寓大廈的光網(wǎng)絡(luò)單元是FTTC的延伸，而商業(yè)大樓是為了中大型企業(yè)單位，必須提高傳輸?shù)乃俾?，以提供高速的?shù)據(jù)、電子商務(wù)、視頻會議等寬帶服務(wù)。3FTTH技術(shù)技術(shù)FTTH將光纖的距離延伸到終端用戶家里，使得家庭內(nèi)能提供各種不同的寬帶服務(wù) ONUONT核心層用戶駐地網(wǎng)接入/分布層ONUONT電話機計算機電視機電話機計算機電視機OLTPOS公用電話交換

24、機IP路由器STM1視頻源120Km50300m混合接入技術(shù) 混合接入技術(shù)的主要應(yīng)用是混合光纖同軸網(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)。HFC網(wǎng)可在同一個網(wǎng)絡(luò)上同時傳輸有線電視和交互式的電信業(yè)務(wù)，在這種網(wǎng)絡(luò)中模擬信號與數(shù)字信號并存。典型的HFC網(wǎng)絡(luò)可分為三個主要部分：前端光傳輸鏈路用戶，同軸電纜分配網(wǎng)和用戶端設(shè)備。HFC網(wǎng)絡(luò)主干部分采用光纖進行傳輸，然后通過同軸電纜經(jīng)分路器接入各家用戶。HFC網(wǎng)采用結(jié)點體系結(jié)構(gòu) 同軸電纜頭端模擬光纖放大器引

25、入線分路器光纖結(jié)點服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)混合接入技術(shù)現(xiàn)有的CATV網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(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。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。模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點，即光分配結(jié)點。在光纖結(jié)點光信號被轉(zhuǎn)換為電信號，在光纖結(jié)點以下就是同軸電纜。用戶端使用接口盒，接口盒提供三種連接。一是通過機頂盒連接到用戶的電視機；二是使用雙絞線連接到用戶的電話機；三是使用電纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）連接到用戶的計算機。電纜調(diào)制

26、解調(diào)器是為HFC網(wǎng)而使用的調(diào)制解調(diào)器。電纜調(diào)制解調(diào)器最大的特點就是傳輸速率高。其下行速率一般在310Mbps之間，最高可達30 Mbps，而上行速率一般為0.22Mbps，最高可達10Mbps。6.5 6.5 物理層設(shè)備物理層設(shè)備中繼器 物理層的功能是在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳輸，所實現(xiàn)的硬件設(shè)備有中繼器（Repeater）和集線器（Hub）。中繼器工作物理層，是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。中繼器不關(guān)心數(shù)據(jù)的格式和含義，它只負(fù)責(zé)復(fù)制和增強通過物理介質(zhì)傳輸?shù)谋硎尽?”和“0”的信號。中繼器的主要功能是擴展一個工作站或一組工作站與網(wǎng)絡(luò)中其它部分的距離。中繼器連接的局域網(wǎng)段 中繼器中繼器的特點：（1）中繼器可以將局域網(wǎng)的一個網(wǎng)段和另一個網(wǎng)段相連，而且可以連接不同類型的介質(zhì)。（2）由于中繼器只是一種信號放大設(shè)備，它不能連接兩種不同的介質(zhì)訪問類型。（3）中繼器只是一種物理層設(shè)備，它不能識別數(shù)據(jù)幀的格式和內(nèi)容，也不能將一種數(shù)據(jù)鏈路報頭類型轉(zhuǎn)換成另外一種形式。中繼器的適用場合：（1）中繼器適用于較小地理范圍內(nèi)的相對較小的局域網(wǎng)。（2）由于中繼器不能隔斷局域