第二章物理層(1)

1、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)2第二章第二章 物理層物理層32.1 物理層功能物理層功能信道編信道編/解碼解碼介質(zhì)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)00110001110介質(zhì)接口介質(zhì)接口信道編信道編/解碼解碼介質(zhì)驅(qū)動(dòng)介質(zhì)驅(qū)動(dòng)00110011110SAPSAP物理層可能出物理層可能出現(xiàn)現(xiàn)bit傳輸差錯(cuò)傳輸差錯(cuò)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) 模擬信道模擬信道 數(shù)字信道數(shù)字信道 數(shù)字通信網(wǎng)數(shù)字通信網(wǎng)2.2 數(shù)據(jù)通信理論數(shù)據(jù)通信理論ts(t)f離散頻譜離散頻譜ts(t)S(f)S(f)連續(xù)頻譜連續(xù)頻譜ff(Hz)H(f)03400Hzf0f(Hz)低通信道低通信道帶通信道帶通信道信道信道SiSo2.2.1信號(hào)與傳輸信號(hào)與傳輸5A0011001

2、00A101100100011001002.2.1信號(hào)與傳輸信號(hào)與傳輸V0T0 1 1 0 0 1 0 0發(fā)送發(fā)送T接收接收Rb(n)2 2級(jí)電平信號(hào)級(jí)電平信號(hào)(1 (1電平傳輸電平傳輸1bit)1bit)01100100發(fā)送發(fā)送TV1s(t)=V0 when b(n)=0V1 when b(n)=14 4級(jí)電平信號(hào)級(jí)電平信號(hào)(1 (1電平傳輸電平傳輸2bit)2bit)s(t)=V0 when b(2n)b(2n+1)=00V1 when b(2n)b(2n+1)=01 V2 when b(2n)b(2n+1)=10V3 when b(2n)b(2n+1)=11V0T01100100發(fā)送發(fā)送

3、TV3電平變化信號(hào)電平變化信號(hào)(2 (2電平傳輸電平傳輸1bit)1bit)s(t)=V1V0 when b(n)=0V0V1 when b(n)=1V0T01100100發(fā)送發(fā)送TV1V1V272.2.2 帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率諧波數(shù)與信號(hào)失真諧波數(shù)與信號(hào)失真89諧波數(shù)與信號(hào)失真諧波數(shù)與信號(hào)失真10數(shù)據(jù)傳輸速率與諧波數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率與諧波數(shù)12340567123011最大數(shù)據(jù)傳輸速率與編碼最大數(shù)據(jù)傳輸速率與編碼12信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率f(Hz)帶通信道帶通信道B13信道的數(shù)據(jù)傳輸速率信道的數(shù)據(jù)傳輸速率2.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)14timeTbTb : bi

4、t 信號(hào)持續(xù)時(shí)間信號(hào)持續(xù)時(shí)間(秒秒)Bit 速率：速率： r = 1/Tb (b/s)1Kb/s = 1000 b/s 1Mb/s = 1 000 Kb/s = 1 000 000 b/s1Gb/s = 1 000 Mb/s = 1 000 000 Kb/s = 1 000 000 000 b/s注意與計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)容量的差異注意與計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)容量的差異 (1KB=210=1024B)2.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)15time10 000 bits10M b/s信道信道time100 k b/s信道信道1ms1ms10M b/s的以太網(wǎng)、的以太網(wǎng)、100k b/s的信道上，的信道上，將將10000b

5、it的數(shù)據(jù)送上信道，分別需要的數(shù)據(jù)送上信道，分別需要 10000/10*106 = 10-3 (s) = 1 (ms) 10000/100*103 = 0.1(s) = 100 (ms)2.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)162.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)17發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方TpTtD圖解法計(jì)算圖解法計(jì)算RNbit2.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)18發(fā)送方發(fā)送方接收方接收方TdTtDRNbit2.2.3傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)19010001110111010101010110100011011111010101111010101101010101000010101010100011101110101010101

6、1010001101111101010111101010110101010100001010101隨機(jī)誤碼：均勻隨機(jī)分布在整個(gè)隨機(jī)誤碼：均勻隨機(jī)分布在整個(gè)bitbit流中流中 ( (背景干擾、宇宙噪聲等背景干擾、宇宙噪聲等) )突發(fā)誤碼：突然出現(xiàn)的一串高誤碼，有一定的長(zhǎng)度突發(fā)誤碼：突然出現(xiàn)的一串高誤碼，有一定的長(zhǎng)度( (突發(fā)長(zhǎng)度突發(fā)長(zhǎng)度) )突發(fā)長(zhǎng)度突發(fā)長(zhǎng)度202.3 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)212.3.1雙絞線雙絞線22雙絞線特點(diǎn)雙絞線特點(diǎn)23雙絞線特點(diǎn)雙絞線特點(diǎn)s(t)r(t)V+V-V+V-s(t)=V+-V-雙絞線的應(yīng)用雙絞線的應(yīng)用站點(diǎn)集線器HUB雙絞線特性雙絞線特性25雙絞線特性雙絞線特性2

7、6RJ451818RJ45272.3.2同軸電纜同軸電纜10Base510Base228同軸電纜同軸電纜同軸電纜的應(yīng)用同軸電纜的應(yīng)用同軸電纜的特性同軸電纜的特性30BNC頭頭同軸電纜的特性同軸電纜的特性31322.3.3光纖光纖33光纖設(shè)備光纖設(shè)備34光纖的特性光纖的特性35光纖光纖光纖的應(yīng)用光纖的應(yīng)用無源光柱共享信道無源光柱共享信道接收器接收器發(fā)送器發(fā)送器372.3.4無線傳輸（空中接口）無線傳輸（空中接口）無線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸無線傳輸2.3.5 傳輸體制傳輸體制（Transmission Scheme ）Transmission SchemeTxDRxD

8、TxDRxDTxDRxD雙向同時(shí)雙向同時(shí)雙向交替雙向交替單向傳輸單向傳輸發(fā)發(fā)收收發(fā)、收發(fā)、收 并發(fā)動(dòng)作并發(fā)動(dòng)作發(fā)發(fā)收收雙方需協(xié)調(diào)，否則會(huì)出現(xiàn)沖突雙方需協(xié)調(diào)，否則會(huì)出現(xiàn)沖突RTransmission SchemeDataClockT0011111111110000clockDataPSTN/SDH同步傳輸信道同步傳輸信道Transmission SchemeByteByteBytestartstop又稱為起又稱為起- -止式傳輸止式傳輸RT傳輸體制傳輸體制RTBlockBlock2.4 通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)482.4.1 電話系統(tǒng)（電話系統(tǒng)（PSTN）492.4.1 電話系統(tǒng)（電話系統(tǒng)（PSTN）本

9、地回路本地回路本地回路本地回路準(zhǔn)長(zhǎng)途準(zhǔn)長(zhǎng)途干線干線準(zhǔn)長(zhǎng)途準(zhǔn)長(zhǎng)途干線干線高帶寬中心高帶寬中心長(zhǎng)途干線長(zhǎng)途干線電話電話電話電話端局端局端局端局長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局中心交換局中心交換局PSTNPSTN長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局長(zhǎng)途局匯接局匯接局端局端局PSTNLocal Loop(用戶線用戶線)51A、本地回路、本地回路本地回路本地回路Local LoopLocal LoopPSTN3003400f調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器53本地回路調(diào)制解調(diào)本地回路調(diào)制解調(diào)54本地回路用戶數(shù)字線本地回路用戶數(shù)字線55ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)56ADSL調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)57ADSL特點(diǎn)特點(diǎn)58本地回路無線本地回路本地回路無線

10、本地回路59LMDS的影響因素的影響因素60B、干線：多路復(fù)用技術(shù)、干線：多路復(fù)用技術(shù)電話系統(tǒng)干線的復(fù)用技術(shù)電話系統(tǒng)干線的復(fù)用技術(shù)PSTN TDM 原理原理125uS125uS4:11:4Multiplexer多路復(fù)用器多路復(fù)用器De-multiplexer復(fù)用分路器復(fù)用分路器采用同步傳輸方式，以提供嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系采用同步傳輸方式，以提供嚴(yán)格的時(shí)序關(guān)系t復(fù)用的時(shí)間關(guān)系復(fù)用的時(shí)間關(guān)系1路路2路路n路路速率速率RRRnRRnRRmnR復(fù)用系統(tǒng)復(fù)用系統(tǒng)提供多種速率提供多種速率時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用1:4NetworkL1L2L2信道化信道化E1服務(wù)器服務(wù)器一條一條E1E1信道可提供信道可提供2Mb

11、ps2Mbps的數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)據(jù)服務(wù)PSTN時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用64Kb/s2.048Mb/sE18.848Mb/sE234.304Mb/sE3139.364Mb/sE4B channelPSTNE1E1AB65波分復(fù)用波分復(fù)用WDM66C、交換技術(shù)（主要在網(wǎng)絡(luò)層討論）、交換技術(shù)（主要在網(wǎng)絡(luò)層討論）交換技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)67PSTN路由器路由器682.4.2 SONET/SDH傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)SONET/SDH (同步光網(wǎng)絡(luò)同步光網(wǎng)絡(luò))數(shù)據(jù)上載下載數(shù)據(jù)上載下載程控交換機(jī)程控交換機(jī)路由器路由器70SONET 通路通路源多路源多路復(fù)用設(shè)備復(fù)用設(shè)備目的多路目的多路復(fù)用設(shè)備復(fù)用設(shè)備

12、多路多路復(fù)用設(shè)備復(fù)用設(shè)備中繼器中繼器中繼器中繼器段段段段段段段段線路線路線路線路通路通路光子光子段段線路線路通路通路71SONET的多路復(fù)用的多路復(fù)用SDH4*64kbps6*64kbps9*64kbps每個(gè)小格每個(gè)小格64kbps2430格格*64kbps = 155.52Mbps (OC3)125uSE1、E2等可直接復(fù)接到等可直接復(fù)接到SDH上來上來73SONET/SDH 的數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)速率STS-1STS-1OC-1OC-151.8451.8450.11250.11249.53649.536STS-3STS-3OC-3OC-3STM-1STM-1155.52155.52150.336

13、150.336148.608148.608STS-9STS-90C-90C-9466.56466.56451.008451.008445.824445.824STS-12STS-12OC-12OC-12STM-4STM-4622.08622.08601.344601.344594.432594.432STS-18STS-18OC-18OC-18933.12933.12902.016902.016891.648891.648STS-24STS-24OC-24OC-241244.161244.161202.6881202.6881188.8641188.864STS-36STS-36OC-36OC

14、-361866.241866.241804.0321804.0321783.2961783.296STS-48STS-48OC-48OC-48STM-16STM-162488.322488.322405.3762405.3762377.7282377.728STS-192STS-192OC-192OC-192STM-64STM-649953.289953.28STSSTS（Synchronous Transport Signal Synchronous Transport Signal ） STMSTM（Synchronous Transport Module Synchronous Tran

15、sport Module ）OCOC（Optical Carrier Level Optical Carrier Level ） SPESPE（Synchronous Payload Envelop Synchronous Payload Envelop ）SDHSDHSDH可以為任意兩點(diǎn)間分配數(shù)據(jù)通道，可以為任意兩點(diǎn)間分配數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)速率可靈活指派數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)速率可靈活指派752.4.3 N-ISDN- ISDN- ISDN接口接口 BRIBRI：2B+D2B+D PRI PRI：23B+D23B+D，30B+D30B+D- - 主要應(yīng)用：主要應(yīng)用：InternetInternet訪問訪問電子科大通信學(xué)院76ISDN(30B+D)E1(30B+D)G.703NT264Kbps123N2V.35V.35V.35V.35G.703NT1G.703G.703G.703N1*64kbpsN2*64kbpsN3*64kbpsN1+N2+N330ISDN與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)77782.4.3 B-ISDN 和和 ATM79時(shí)分多路時(shí)分多路TDMABCD用戶用戶t0t1t2t3t4復(fù)用復(fù)用