物理層3學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1物理層物理層3第一頁，共50頁。2兩種選擇(xunz)：信號與模擬數(shù)據(jù) 占據(jù)相同的頻譜模擬數(shù)據(jù)被編碼到不同的頻譜用modem對數(shù)字(shz)數(shù)據(jù)編碼，產(chǎn)生模擬信號。MODEM(P84-86)用codec對模擬(mn)數(shù)據(jù)編碼，產(chǎn)生一數(shù)字位流。 PCM 技術(shù)(P76-78) 兩種選擇 (P74 -76)兩個電壓級代 表兩個二進(jìn)制編碼產(chǎn)生具有特定性質(zhì)的信號模擬信號模擬信號 數(shù)字信號數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)第2頁/共50頁第二頁，共50頁。3S/Ndb = 10 log10 S/N第3頁/共50頁第三頁，共50頁。4信號之間的差別。信號之間的差別。頻率上的不同、信號出現(xiàn)頻率上

2、的不同、信號出現(xiàn)時間時間(shjin)上的不同或信上的不同或信號碼型結(jié)構(gòu)上的不同。號碼型結(jié)構(gòu)上的不同。 實現(xiàn)實現(xiàn)(shxin)多路復(fù)用的多路復(fù)用的關(guān)鍵關(guān)鍵把多路信號匯合到一條把多路信號匯合到一條信道上之后，在接收端信道上之后，在接收端必須能正確地分割必須能正確地分割(fng)出各種信號。出各種信號。 分割信號的依據(jù)分割信號的依據(jù) 多路復(fù)用技術(shù)分類多路復(fù)用技術(shù)分類頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM) 以信道頻帶分割以信道頻帶分割波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM) 以信道頻帶分割（光波）以信道頻帶分割（光波）時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用(同步同步TDM) 以信道傳輸時間分割以信道傳輸時間分割同步時分多路

3、復(fù)用同步時分多路復(fù)用(Synchronous TDM，STDM)統(tǒng)計時分多路復(fù)用統(tǒng)計時分多路復(fù)用TDM(asynchronous TDM， 異步異步TDM或智能或智能TDM)第4頁/共50頁第四頁，共50頁。5 交換交換(jiohun)(exchanging/Switching) (jiohun)(exchanging/Switching) 端局 長途(chngt)局 交換局 長途(chngt)局 端局廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換：廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換： 線路交換線路交換(circuit switching)(circuit switching) 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換(store and forward

4、switching)(store and forward switching) 報文交換報文交換(message switching)(message switching) 分組交換分組交換(packet switching, or(packet switching, or包交換包交換)PDN)PDN 數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報方式(fngsh)(datagram, DG)(fngsh)(datagram, DG) 虛電路方式虛電路方式(fngsh)(virtual circuit, VC)(fngsh)(virtual circuit, VC)3.7 廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)第5頁/共50頁第五頁，共5

5、0頁。6實時性好,適用于交互式會話類通信穩(wěn)定的數(shù)據(jù)(shj)傳輸速率不存在信道訪問延遲無存儲無存儲/ /差錯能力，差錯能力，不能平滑交通量不能平滑交通量不能充分發(fā)揮傳輸媒體的潛力不能充分發(fā)揮傳輸媒體的潛力傳輸媒體的價格昂貴傳輸媒體的價格昂貴長距離連接的建立過程長長距離連接的建立過程長 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)第6頁/共50頁第六頁，共50頁。7請演示(ynsh)動畫第7頁/共50頁第七頁，共50頁。8典型典型(dinxng)實例：實例：電子郵件電子郵件存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲：中間節(jié)點(diǎn)存儲并轉(zhuǎn)發(fā)報文或分組而產(chǎn)生的延遲存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲：中間節(jié)點(diǎn)存儲并轉(zhuǎn)發(fā)報文或分組而產(chǎn)生的延遲存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲排隊延遲緩沖區(qū) = 隊列Tra

6、nsmission link of R bps第8頁/共50頁第八頁，共50頁。9第9頁/共50頁第九頁，共50頁。10報文和報文分組 報文分組：報文分組：報文：報文：報文號目的地址源地址校驗報文號目的地址源地址報文分組數(shù)據(jù)校驗報文分組號數(shù)據(jù)第10頁/共50頁第十頁，共50頁。11MMMP1P1P1P2P3P4P2P3P4P2P3P4傳播傳播(chunb)延延遲遲排隊排隊(pi du)延遲延遲線路線路(xinl)交交換換報文交換報文交換分組交換分組交換第11頁/共50頁第十一頁，共50頁。12線路交換預(yù)先靜態(tài)地保留線路交換預(yù)先靜態(tài)地保留(boli)所要帶寬，而分組交所要帶寬，而分組交換卻是根據(jù)

7、需要，動態(tài)地獲換卻是根據(jù)需要，動態(tài)地獲得和釋放帶寬得和釋放帶寬線路交換是完全透明的線路交換是完全透明的收費(fèi)方法不同收費(fèi)方法不同 與線路交換的區(qū)別與線路交換的區(qū)別主要在于包交換技術(shù)限制主要在于包交換技術(shù)限制了數(shù)據(jù)包最大尺寸了數(shù)據(jù)包最大尺寸 與報文交換的區(qū)別與報文交換的區(qū)別傳輸延遲短傳輸延遲短出現(xiàn)傳輸錯誤時的處理不同出現(xiàn)傳輸錯誤時的處理不同請演示動畫第12頁/共50頁第十二頁，共50頁。13第13頁/共50頁第十三頁，共50頁。14請演示(ynsh)動畫第14頁/共50頁第十四頁，共50頁。15第15頁/共50頁第十五頁，共50頁。16第16頁/共50頁第十六頁，共50頁。17請演示(ynsh)動

8、畫第17頁/共50頁第十七頁，共50頁。18第18頁/共50頁第十八頁，共50頁。19第19頁/共50頁第十九頁，共50頁。20數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報(datagram)(datagram) 與報文交換類似與報文交換類似按主機(jī)按主機(jī)(zhj)(zhj)目的地址路由包目的地址路由包如如 Internet Internet。 虛電路方式(fngsh)與數(shù)據(jù)報方式(fngsh)的區(qū)別兩者的區(qū)別：交換機(jī)是按照主機(jī)目的地址兩者的區(qū)別：交換機(jī)是按照主機(jī)目的地址(dzh)(dzh)還是按照虛還是按照虛電路號來路由包。電路號來路由包。虛電路虛電路(virtual circuit)(virtual circuit) 與線

9、路交換類似按虛電路號路由包如 X.25，幀中繼，ATM。第20頁/共50頁第二十頁，共50頁。21數(shù)據(jù)報交換數(shù)據(jù)報交換(jiohun)(jiohun)方式方式1234567BADEFCP1P2P3P1P2P3第21頁/共50頁第二十一頁，共50頁。22虛電路交換虛電路交換(jiohun)(jiohun)方方式式“虛擬虛擬”：兩個設(shè)備之間實際：兩個設(shè)備之間實際(shj)并不存在一條專用并不存在一條專用的物理電路的物理電路1234567BADEFCP1P2P3P1P2P3第22頁/共50頁第二十二頁，共50頁。23虛擬電路虛擬電路(dinl)所有數(shù)據(jù)包都沿著發(fā)送設(shè)備所有數(shù)據(jù)包都沿著發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)

10、備之間建立的邏輯與接收設(shè)備之間建立的邏輯鏈路傳送。鏈路傳送。兩種分組交換兩種分組交換(jiohun)(jiohun)方式的比較方式的比較數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)報報數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)包沿著不同包沿著不同的路由發(fā)送。的路由發(fā)送。虛擬電路虛擬電路網(wǎng)絡(luò)可提供順序性和差網(wǎng)絡(luò)可提供順序性和差錯控制；包的傳送更快錯控制；包的傳送更快數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報避免了呼叫建立階段；避免了呼叫建立階段；更靈活；本質(zhì)上更可靠更靈活；本質(zhì)上更可靠第23頁/共50頁第二十三頁，共50頁。24第24頁/共50頁第二十四頁，共50頁。2553字節(jié)信元頭用戶數(shù)據(jù)48字節(jié)5字節(jié)第25頁/共50頁第二十五頁，共50頁。26物理鏈路虛通路虛通道第2

11、6頁/共50頁第二十六頁，共50頁。27ATM端用戶ATM端用戶ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)VPCVPLVPLVPL（a）虛通路連接（a）虛通路連接ATM端用戶ATM端用戶ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)VCCVCLVCLVCL（b）虛通道連接（b）虛通道連接第27頁/共50頁第二十七頁，共50頁。28ATM端用戶ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)ATM交換機(jī)ATM網(wǎng)絡(luò)ATM網(wǎng)絡(luò)ATM接口卡聲音文本視頻ATM端用戶ATM端用戶第28頁/共50頁第二十八頁，共50頁。29信元4信元1信元2信元3信元5虛通道 VCI=1 (文本)虛通道 VCI=2 (聲音)虛通道 VCI=3 (視頻)虛通路文本視頻聲音AT

12、M接口卡信元4信元1信元2信元3信元5信元4信元1信元2信元3信元5第29頁/共50頁第二十九頁，共50頁。30ATM體系結(jié)構(gòu)Higher layerATM adaptation layer(AAL)ATM layerPhysical layerUser planeControl planeManagement planePlane managementLayer management第30頁/共50頁第三十頁，共50頁。31ATM的物理層 包括包括(boku)對傳輸媒體和信號編碼方案的規(guī)對傳輸媒體和信號編碼方案的規(guī)范。范。155.52 Mbps 622.08 Mbps物理媒體相關(guān)（物理媒體相

13、關(guān)（PMD）子層）子層傳輸傳輸(chun sh)匯集匯集(TC）子）子層層成幀的工作在成幀的工作在OSI模型及其他網(wǎng)模型及其他網(wǎng)絡(luò)絡(luò)(wnglu)中處于第二層；而中處于第二層；而在在ATM模型中處于第一層。模型中處于第一層。ALPLSLTLNLDLPhyFDDI,SONET/SDHATM第31頁/共50頁第三十一頁，共50頁。32 ATM層層處理信元和信元傳輸處理信元和信元傳輸處理虛電路處理虛電路(dinl)建立和釋建立和釋放放進(jìn)行擁塞控制進(jìn)行擁塞控制 ATM適配層適配層 (AAL,ATM Adaptation layer)OSI/DL, NLAALAAL允許用戶允許用戶(yngh)(yngh

14、)發(fā)送比信元大的包發(fā)送比信元大的包(packet)(packet)。AAL分解包并按單獨(dú)的信元傳輸分解包并按單獨(dú)的信元傳輸(chun sh)在另一端將信元重組成包在另一端將信元重組成包分段分段&重組子層重組子層匯集子層匯集子層ATM的第2、3層第32頁/共50頁第三十二頁，共50頁。33 參考模型的三個平面參考模型的三個平面(pngmin) (plane)用戶用戶(yngh)plane包括包括(boku)plane管理和層次管理和層次管理。管理。提供用戶信息傳遞以及相關(guān)控制。提供用戶信息傳遞以及相關(guān)控制?？刂瓶刂苝laneplane提供呼叫控制和連接控制功能。提供呼叫控制和連接控制功能。管理管

15、理planeplane流量控制流量控制差錯控制差錯控制ATM參考模型的三個平面 (plane)第33頁/共50頁第三十三頁，共50頁。34ATM網(wǎng)絡(luò)(wnglu)中的傳輸 虛電路虛電路(dinl)與電路與電路(dinl)交換交換永久永久(yngji)虛電虛電路路(PVC）電路交換網(wǎng)絡(luò)電路交換網(wǎng)絡(luò)交換虛電路交換虛電路(SVC(SVC）由用戶申請，永久保由用戶申請，永久保留的一條電路。留的一條電路。在需要時建立，用畢在需要時建立，用畢釋放的電路。釋放的電路。虛電路網(wǎng)絡(luò)虛電路網(wǎng)絡(luò)從源端到目標(biāo)端真正建立從源端到目標(biāo)端真正建立了一條物理路徑了一條物理路徑建立電路時只是選擇建立電路時只是選擇了一條從源端到

16、目標(biāo)了一條從源端到目標(biāo)端的路徑。端的路徑。第34頁/共50頁第三十四頁，共50頁。35同步同步(tngb)傳輸傳輸模式模式如如T1T1線路，每線路，每125us125us生成一個生成一個T1T1幀，速率幀，速率(sl)(sl)由主時鐘控制。由主時鐘控制。每幀的第每幀的第k k時隙來自時隙來自(li z)(li z)同一源。同一源。2223241234567202122232411 T1 frame(125us)211371458信元無次序信元無次序53字節(jié)字節(jié)異步傳輸模式異步傳輸模式不嚴(yán)格要求信元交替地來自不同源。不嚴(yán)格要求信元交替地來自不同源。光纖，可達(dá)數(shù)千米；光纖，可達(dá)數(shù)千米；同軸電纜或同

17、軸電纜或5類雙絞線只能類雙絞線只能100米；米；傳輸媒體傳輸媒體ATM的傳輸?shù)?5頁/共50頁第三十五頁，共50頁。36ATM交換機(jī)Switchingfabric1信元信元入境入境(r jng)信元被交換信元被交換(jiohun)以盡可能低的丟失以盡可能低的丟失(dis)率交換所有信元率交換所有信元信元到達(dá)和離開虛電路的次序應(yīng)完全一致信元到達(dá)和離開虛電路的次序應(yīng)完全一致2n2n1來自兩條以上輸入來自兩條以上輸入線路的信元在同一線路的信元在同一周期到達(dá)相同的輸周期到達(dá)相同的輸出線路。出線路。信元信元出境出境輸出一個信元而丟棄剩余的輸出一個信元而丟棄剩余的為每條輸入線路提供一個隊列為每條輸入線路提

18、供一個隊列為每條輸出線路提供一個隊列為每條輸出線路提供一個隊列第36頁/共50頁第三十六頁，共50頁。37A T M 的 信 元 與 傳 輸(chun sh) ATM信元格式信元格式(g shi)GFC PTInformation field(48 octets)VPIVCICLP0 4 13 28 31HEC(a)User-network interface PTInformation field(48 octets)VPIVCICLPHEC(b)Network-network interface第37頁/共50頁第三十七頁，共50頁。38第38頁/共50頁第三十八頁，共50頁。39第39頁

19、/共50頁第三十九頁，共50頁。40傳輸速率（Mb/s）OC 級STS 級STM 級51.840OC-1STS-1 155.520OC-3STS-3STM-1466.560OC-9 STS-9 STM-3622.080OC-12 STS-12STM-4933.120OC-18 STS-18 STM-61244.160OC-24STS-24 STM-81866.240OC-36STS-36 STM-122488.320OC-48STS-48 STM-16第40頁/共50頁第四十頁，共50頁。41 SONET 光光 電電 SDH 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)速速率率 (Mbps) OC-1 STS-1 51.84 O

20、C-3 STS-3 STM-1 155.52 OC-12 STS-12 STM-4 622.08 OC-48 STS-48 STM-16 2488.32 OC-192 STS-192 STM-64 9953.283.8.2 SDH 速率(sl)體系SDH的標(biāo)準(zhǔn)信號塊為N級同步傳輸模塊(m kui)STM-N(Synchronous Transfer Module-level N)，速率是155.52Mbps的N倍, N最常用的值是1, 4, 16等。第41頁/共50頁第四十一頁，共50頁。42多路復(fù)用器.T1T1T1多路復(fù)用器T3多路復(fù)用器T33:1多路復(fù)用器4:1多路復(fù)用器編碼器電光轉(zhuǎn)換器STS-1STS-1STS-1STS-3STS-3STS-3STS-3STS-12OC-12第42頁/共50頁第四十二頁，共50頁。43第43頁/共50頁第四十三頁，共50頁。443.8.2 SDH的主要技術(shù)(jsh)特點(diǎn)第44頁/共50頁第四十四頁，共50頁。45ATM的傳輸媒體SDHSONET速率(sl) MbpsSTM-8STM-16STS-1/OC-1STS-24/OC-24STS-48/OC-4851.841,244.162,488.32ATM SDH/SONET 速率(sl)表第45頁/共50頁第四十五頁，共5