計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章 物理層new

1、1第三章 物理層2主要內(nèi)容主要內(nèi)容o 掌握物理層的基本概念掌握物理層的基本概念o 了解物理層的一些協(xié)議了解物理層的一些協(xié)議o 熟悉傳輸介質(zhì)的特性熟悉傳輸介質(zhì)的特性o 掌握有線掌握有線/無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)3物理層的基本概念4物理層的作用物理層的作用o 現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備和傳輸介現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備和傳輸介質(zhì)的種類非常繁多，而通信手段也有許多不同質(zhì)的種類非常繁多，而通信手段也有許多不同的方式。物理層的作用正是要盡可能地屏蔽掉的方式。物理層的作用正是要盡可能地屏蔽掉這些差異、使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這這些差異、使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，這樣就可以使數(shù)據(jù)鏈路層只

2、需要考慮些差異，這樣就可以使數(shù)據(jù)鏈路層只需要考慮如何完成本層的協(xié)議和服務(wù)，而不必考慮網(wǎng)絡(luò)如何完成本層的協(xié)議和服務(wù)，而不必考慮網(wǎng)絡(luò)具體的傳輸介質(zhì)是什么以及怎樣傳輸數(shù)據(jù)。具體的傳輸介質(zhì)是什么以及怎樣傳輸數(shù)據(jù)。o 物理層起著數(shù)據(jù)鏈路層到物理傳輸介質(zhì)之物理層起著數(shù)據(jù)鏈路層到物理傳輸介質(zhì)之間的橋梁作用。間的橋梁作用。53.1.1 物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o OSI OSI的物理層定義的物理層定義：在物理實(shí)體之間合理地通：在物理實(shí)體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為比特傳輸所需的物理連接的激活、過中間系統(tǒng)，為比特傳輸所需的物理連接的激活、保持和去除提供機(jī)械的、電氣的、功能性和規(guī)程保持和去除提供機(jī)械的、電氣的、功能

3、性和規(guī)程性的手段。性的手段。o CCITTCCITT也做了類似的定義也做了類似的定義：利用物理的、電氣：利用物理的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性在的、功能的和規(guī)程的特性在DTEDTE和和DCEDCE之間實(shí)現(xiàn)對之間實(shí)現(xiàn)對物理信道的建立、保持和拆除功能。物理信道的建立、保持和拆除功能。 6DTEDTE和和DCEDCEo 數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTEDTEo （Data Terminal EquipmentData Terminal Equipment）o 數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCEDCEo （Data Circuit-Terminating EquipmentData Circuit-

4、Terminating Equipment）7o 數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTEDTE是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于處是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于處理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信源和信宿，理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信源和信宿，通常通常DTEDTE就是計(jì)算機(jī)或者終端。就是計(jì)算機(jī)或者終端。o 數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCEDCE是介于是介于DTEDTE和網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間的設(shè)備，用于將介質(zhì)之間的設(shè)備，用于將DTEDTE發(fā)出的數(shù)字信號變換發(fā)出的數(shù)字信號變換成適合在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栃问?，并將它送成適合在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栃问?，并將它送至傳輸介質(zhì)；反之亦然。至傳輸介質(zhì)；反之亦然。o 例如：

5、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡就是例如：調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡就是DCEDCE。DTEDTE和和DCEDCE83.1.1 物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o 物理層的任務(wù)就是為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個物物理層的任務(wù)就是為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個物理連接，以便透明地進(jìn)行比特流的傳輸。理連接，以便透明地進(jìn)行比特流的傳輸。o 物理層的需要解決的典型問題有：物理層的需要解決的典型問題有：o （1 1）用多少伏特電壓表示）用多少伏特電壓表示“1”1”，多少伏特，多少伏特電壓表示電壓表示“0”0”；o （2 2）發(fā)送一個比特持續(xù)多少微秒；）發(fā)送一個比特持續(xù)多少微秒；o （3 3）各種網(wǎng)絡(luò)硬件接口有多少針腳以及各）各種網(wǎng)絡(luò)硬件接口有多少針腳以及各

6、個陣腳的用途。個陣腳的用途。o 等等等等. .93.1.1物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o 物理層協(xié)議物理層協(xié)議包含了定義包含了定義DTE/DCEDTE/DCE硬件接口的一硬件接口的一系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是DTE/DCEDTE/DCE硬件接口硬件接口的的機(jī)械的機(jī)械的、電氣的電氣的、功能的功能的和和規(guī)程的規(guī)程的特性特性。 o 機(jī)械特性：機(jī)械特性：規(guī)定了接口所用接線器的形狀和規(guī)定了接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。 這很像平時常見的各種規(guī)格的電源接頭的尺寸都這很像平時常見的各種規(guī)格的電源接頭的尺寸都

7、有嚴(yán)格的規(guī)定。有嚴(yán)格的規(guī)定。o 例如：在例如：在RS-232C中，規(guī)定采用的連接器中，規(guī)定采用的連接器接口有接口有25根針，接口形狀為根針，接口形狀為D形接口。形接口。103.1.1 物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o 物理層協(xié)議包含了定義物理層協(xié)議包含了定義DTE/DCEDTE/DCE硬件接口的一硬件接口的一系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是DTE/DCEDTE/DCE硬件接口硬件接口的的機(jī)械的機(jī)械的、電氣的電氣的、功能的功能的和和規(guī)程的規(guī)程的特性特性。 o 電氣特性：電氣特性：規(guī)定了線路上的信號的電壓高低、規(guī)定了線路上的信號的電壓高低、傳輸速率、最大傳輸距離等。傳輸速率、最大

8、傳輸距離等。o 例如：例如：RS-232CRS-232C規(guī)定，以規(guī)定，以+12V+12V或或+8V+8V表示表示“0”0”，-12V-12V或或-8V-8V表示表示“1”1”，數(shù)據(jù)速率，數(shù)據(jù)速率0-20Kbps0-20Kbps。113.1.1 物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o 物理層協(xié)議包含了定義物理層協(xié)議包含了定義DTE/DCEDTE/DCE硬件接口的一硬件接口的一系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是DTE/DCEDTE/DCE硬件接口硬件接口的的機(jī)械的機(jī)械的、電氣的電氣的、功能的功能的和和規(guī)程的規(guī)程的特性特性。 o 功能特性：功能特性：規(guī)定了接口各物理線路的功能，規(guī)定了接口各

9、物理線路的功能，即某線路上出現(xiàn)的電壓表示何種意義。即某線路上出現(xiàn)的電壓表示何種意義。o 例如：例如：RS-232C規(guī)定規(guī)定D形接口的第二根針形接口的第二根針是用于發(fā)送數(shù)據(jù)的，第三根針是用于接收數(shù)據(jù)的，是用于發(fā)送數(shù)據(jù)的，第三根針是用于接收數(shù)據(jù)的，第四根針表示請求發(fā)送，第五根針表示允許發(fā)送。第四根針表示請求發(fā)送，第五根針表示允許發(fā)送。123.1.1 物理層的任務(wù)物理層的任務(wù)o 物理層協(xié)議包含了定義物理層協(xié)議包含了定義DTE/DCEDTE/DCE硬件接口的一硬件接口的一系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是系列的標(biāo)準(zhǔn)，解決的問題主要是DTE/DCEDTE/DCE硬件接口硬件接口的的機(jī)械的機(jī)械的、電氣的電氣的、

10、功能的功能的和和規(guī)程的規(guī)程的特性特性。 o 規(guī)程特性：規(guī)程特性：規(guī)定了接口電路發(fā)出信號的時序。規(guī)定了接口電路發(fā)出信號的時序。o 例如：例如：RS-232C的一段規(guī)程為：第四根針，的一段規(guī)程為：第四根針，請求發(fā)送請求發(fā)送第五根針，允許發(fā)送第五根針，允許發(fā)送數(shù)據(jù)通過第二根數(shù)據(jù)通過第二根針發(fā)送。針發(fā)送。13物理層協(xié)議舉例（自學(xué)、了解）14傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)15數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)o 在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通過發(fā)送器編碼形成在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通過發(fā)送器編碼形成一定形式的能量，可以是一定形式的能量，可以是電電、光光、電磁波電磁波或或聲聲音音等。能量能夠以一定的等。能量能夠以一定的介質(zhì)（金屬、玻璃或介質(zhì)（金

11、屬、玻璃或空氣）空氣）為載體進(jìn)行傳輸。在接收端將能量解碼為載體進(jìn)行傳輸。在接收端將能量解碼成數(shù)據(jù)。成數(shù)據(jù)。o 數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的物數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的物理基礎(chǔ)。理基礎(chǔ)。16數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)o 傳輸介質(zhì)可以分為兩大類：傳輸介質(zhì)可以分為兩大類：有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)和和無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)o 有線傳輸介質(zhì)：包括有線傳輸介質(zhì)：包括雙絞線雙絞線、同軸電纜同軸電纜和和光纖光纖。o 無線傳輸介質(zhì)：包括無線傳輸介質(zhì)：包括微波微波、衛(wèi)星衛(wèi)星、紅外線紅外線等。等。173.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （1）吞吐量和帶寬）吞吐量和帶寬o （2）成本）成本o （3）

12、尺寸和擴(kuò)展性）尺寸和擴(kuò)展性o （4）連接器）連接器o （5）抗噪性）抗噪性183.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （1）吞吐量和帶寬）吞吐量和帶寬o 吞吐量吞吐量，也稱為，也稱為容量容量，是指在給定時間內(nèi)，是指在給定時間內(nèi)介質(zhì)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常使用每秒兆位介質(zhì)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常使用每秒兆位（Mbps）進(jìn)行度量。）進(jìn)行度量。o 帶寬帶寬是指介質(zhì)能夠傳輸信號的頻率范圍，是指介質(zhì)能夠傳輸信號的頻率范圍，通常用通常用Hz度量。度量。o 通常帶寬越高，吞吐量就越高。通常帶寬越高，吞吐量就越高。193.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （2）成本）成本o 自身成本自身成本o 安裝成本安裝成本

13、o 復(fù)用已有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本復(fù)用已有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本o 維護(hù)的成本維護(hù)的成本o 更新的成本更新的成本o 。203.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （3）尺寸和擴(kuò)展性）尺寸和擴(kuò)展性o 傳輸介質(zhì)的尺寸和擴(kuò)展性由如下三個指標(biāo)傳輸介質(zhì)的尺寸和擴(kuò)展性由如下三個指標(biāo)所決定：所決定：o 每段介質(zhì)的最大結(jié)點(diǎn)數(shù)每段介質(zhì)的最大結(jié)點(diǎn)數(shù)o 最大段長度最大段長度o 最大網(wǎng)絡(luò)長度最大網(wǎng)絡(luò)長度213.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （4）連接器）連接器o 連接器是連接傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件，連接器是連接傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件，不同的傳輸介質(zhì)需要使用不同的連接器與網(wǎng)絡(luò)不同的傳輸介質(zhì)需要使用不同的連接器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連。

14、設(shè)備相連。o 連接器的類型直接影響到網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)連接器的類型直接影響到網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)的成本、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的容易性以及維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所需的成本、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的容易性以及維護(hù)網(wǎng)絡(luò)所需的專業(yè)技術(shù)和知識。的專業(yè)技術(shù)和知識。223.3 傳輸介質(zhì)的特性傳輸介質(zhì)的特性o （5）抗噪性）抗噪性o 抗噪性抗噪性是指傳輸介質(zhì)抵抗噪聲（電磁干擾、是指傳輸介質(zhì)抵抗噪聲（電磁干擾、射頻干擾等）的能力。射頻干擾等）的能力。o 傳輸介質(zhì)可以通過屏蔽（包金屬管道）或傳輸介質(zhì)可以通過屏蔽（包金屬管道）或使用抗噪聲算法來獲得抗噪性。使用抗噪聲算法來獲得抗噪性。233.4 有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)o 雙絞線雙絞線o 同軸電纜同軸電纜o 光纖光

15、纖24雙絞線（雙絞線（Twisted Pair)o 雙絞線雙絞線是由多對（是由多對（1、2、4）絞合成有規(guī)則的）絞合成有規(guī)則的螺旋形的絕緣銅線組成。螺旋形的絕緣銅線組成。每根銅線的直徑大約每根銅線的直徑大約1mm。o 各線對螺旋排列的目各線對螺旋排列的目的是為了使各線對之間的的是為了使各線對之間的電磁干擾最小。電磁干擾最小。o 雙絞線可以用于傳輸雙絞線可以用于傳輸模擬傳輸或數(shù)字傳輸。模擬傳輸或數(shù)字傳輸。25雙絞線的分類雙絞線的分類o 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線STP(ShieldedSTP(Shielded Twisted Pair) Twisted Pair) o 外皮為金屬，具有屏蔽能力。抗干擾

16、性好，外皮為金屬，具有屏蔽能力?？垢蓴_性好，性能高，最大距離可以達(dá)到十幾公里。但成本性能高，最大距離可以達(dá)到十幾公里。但成本也較高，所以一直沒有廣泛使用。也較高，所以一直沒有廣泛使用。o 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線UTP(UnshieldedUTP(Unshielded Twisted Pair) Twisted Pair) o 外皮為塑料，不具有屏蔽能力。傳輸距離外皮為塑料，不具有屏蔽能力。傳輸距離一般為一般為100100米，由于它較好的性能價格比，目前米，由于它較好的性能價格比，目前被廣泛使用。被廣泛使用。26雙絞線的分類雙絞線的分類27雙絞線的分類雙絞線的分類o 非屏蔽雙絞線有非屏蔽雙絞線

17、有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5五類，常用的五類，常用的是是3 3類線（電話線）和類線（電話線）和5 5類線（計(jì)算機(jī)網(wǎng)線）。類線（計(jì)算機(jī)網(wǎng)線）。o 1 1類：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸。類：主要用于傳輸語音，不用于數(shù)據(jù)傳輸。o 2 2類：傳輸頻率為類：傳輸頻率為1MHz1MHz，用于語音傳輸和最高，用于語音傳輸和最高傳輸速率傳輸速率4Mbit/s4Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸。的數(shù)據(jù)傳輸。o 3 3類：傳輸頻率為類：傳輸頻率為16MHz16MHz，用于語音傳輸及最，用于語音傳輸及最高傳輸速率為高傳輸速率為10Mbit/s10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸。的數(shù)據(jù)傳輸。28雙絞線的分類雙絞線的分

18、類o 4 4類：傳輸頻率為類：傳輸頻率為20MHz20MHz，用于語音傳輸和，用于語音傳輸和最高傳輸速率最高傳輸速率16Mbit/s16Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸。的數(shù)據(jù)傳輸。o 5 5類：該類電纜增加了繞線密度，外套一種類：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸頻率為高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸頻率為100MHz100MHz，用于，用于語音傳輸和最高傳輸速率為語音傳輸和最高傳輸速率為100Mbit/s100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳的數(shù)據(jù)傳輸。輸。o 為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，又出現(xiàn)了為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，又出現(xiàn)了超超5 5類和類和6 6類雙絞線。類雙絞線。29利用雙絞線組網(wǎng)利用雙絞

19、線組網(wǎng)RJ45接頭接頭網(wǎng)卡網(wǎng)卡30利用雙絞線組網(wǎng)利用雙絞線組網(wǎng)o RJ45接頭是雙絞線接頭中的一種類型（例如：接頭是雙絞線接頭中的一種類型（例如：RJ11也是接頭的一種類型，用于電話）也是接頭的一種類型，用于電話）o 使用使用RJ45接頭，雙絞線的排序方法有兩種接頭，雙絞線的排序方法有兩種:n T568B：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕n T568A：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕o 因此使用因此使用RJ45接頭的雙絞線有兩種：接頭的雙絞線有兩種：n 直通線直通線n 交叉線交叉線 31利用雙絞線組網(wǎng)

20、利用雙絞線組網(wǎng)32利用雙絞線組網(wǎng)利用雙絞線組網(wǎng)o 直連線互連直連線互連：網(wǎng)線的兩端均按：網(wǎng)線的兩端均按 T568B 接接 n 電腦電腦ADSL 貓貓 n ADSL貓貓ADSL 路由器的路由器的 WAN口口 n 電腦電腦ADSL 路由器的路由器的 LAN口口 n 電腦電腦集線器或交換機(jī)集線器或交換機(jī) o 交叉互連交叉互連：一端：一端 T568B ，另一端，另一端 T568An 電腦電腦電腦，即對等網(wǎng)連接電腦，即對等網(wǎng)連接 n 集線器集線器集線器集線器 n 交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī) 33利用雙絞線組網(wǎng)利用雙絞線組網(wǎng)34利用雙絞線組網(wǎng)利用雙絞線組網(wǎng)35雙絞線雙絞線的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)o 價格便宜價格便宜

21、o 便于布線、安裝便于布線、安裝o 耐用性差耐用性差o 易受電磁干擾易受電磁干擾36同軸電纜同軸電纜(Coaxial Cable)o 同軸電纜的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由內(nèi)導(dǎo)體（傳輸信同軸電纜的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由內(nèi)導(dǎo)體（傳輸信號）、外導(dǎo)體（屏蔽層）、絕緣層及外部保護(hù)層組成。號）、外導(dǎo)體（屏蔽層）、絕緣層及外部保護(hù)層組成。內(nèi)導(dǎo)體可以是單股實(shí)心線，也可以是多股絞合銅芯線；內(nèi)導(dǎo)體可以是單股實(shí)心線，也可以是多股絞合銅芯線；外導(dǎo)體是一根圓柱形的套管，一般是細(xì)金屬線編制成的外導(dǎo)體是一根圓柱形的套管，一般是細(xì)金屬線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。內(nèi)、外導(dǎo)體同軸心。內(nèi)、外導(dǎo)體同軸心。37同軸電纜的分類同軸電纜的分類o 同

22、軸電纜分為同軸電纜分為基帶同軸電纜基帶同軸電纜和和寬帶同軸電纜寬帶同軸電纜o 基帶同軸電纜用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，僅用于傳輸基帶同軸電纜用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，僅用于傳輸數(shù)字信號，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)數(shù)字信號，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps，傳輸，傳輸距離只有幾公里；距離只有幾公里；o 寬帶同軸電纜主要用于有線電視，可用于模寬帶同軸電纜主要用于有線電視，可用于模擬信號和數(shù)字信號的傳輸，帶寬可達(dá)擬信號和數(shù)字信號的傳輸，帶寬可達(dá)300MHz450MHz，傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里。傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里。38同軸電纜的分類同軸電纜的分類o 基帶同軸電纜又分為基帶同軸電纜又分為粗纜粗纜（直徑為（直徑為1.471.47厘米）和厘米

23、）和細(xì)纜細(xì)纜（直徑為（直徑為0.700.70厘米）。厘米）。o 粗纜多用于局域網(wǎng)主干，支持粗纜多用于局域網(wǎng)主干，支持25002500米的傳輸距離，但其價格較高；細(xì)纜多米的傳輸距離，但其價格較高；細(xì)纜多用于與用戶桌面連接，傳輸距離一般不用于與用戶桌面連接，傳輸距離一般不超過超過180180米。米。o 基帶同軸電纜的最大優(yōu)點(diǎn)是抗干擾基帶同軸電纜的最大優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，缺點(diǎn)是物理可靠性不好，極易出性強(qiáng)，缺點(diǎn)是物理可靠性不好，極易出現(xiàn)故障，而且一點(diǎn)發(fā)生故障，整段局域現(xiàn)故障，而且一點(diǎn)發(fā)生故障，整段局域網(wǎng)都無法通信，所以基本已被非屏蔽雙網(wǎng)都無法通信，所以基本已被非屏蔽雙絞線和光纖所取代。絞線和光纖所取代。

24、39利用同軸電纜組網(wǎng)利用同軸電纜組網(wǎng)40利用同軸電纜組網(wǎng)利用同軸電纜組網(wǎng)41利用同軸電纜組網(wǎng)利用同軸電纜組網(wǎng)42利用同軸電纜組網(wǎng)利用同軸電纜組網(wǎng)43利用同軸電纜組網(wǎng)利用同軸電纜組網(wǎng)44光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維o 光纖是由兩層折射率不同的材料所光纖是由兩層折射率不同的材料所構(gòu)成，是一種能通過光線的細(xì)小而柔構(gòu)成，是一種能通過光線的細(xì)小而柔韌的傳輸介質(zhì)。其內(nèi)層是具有較高折韌的傳輸介質(zhì)。其內(nèi)層是具有較高折射率的玻璃或塑料纖維線，外層是折射率的玻璃或塑料纖維線，外層是折射率較低的材料。射率較低的材料。o 光纖具有把光封閉在其中并沿軸向光纖具有把光封閉在其中并沿軸向進(jìn)行傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。進(jìn)行傳播的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。光線光在

25、光纖中的傳播光在光纖中的傳播45光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維o 光纖的結(jié)構(gòu)：光纖的結(jié)構(gòu)：o 軸心軸心：玻璃材：玻璃材質(zhì)，用來傳送質(zhì)，用來傳送光波光波訊號訊號。o 被覆被覆層層：折射率：折射率極極低的物低的物質(zhì)質(zhì)。o 外皮外皮：不透光的材：不透光的材質(zhì)質(zhì), , 用以隔用以隔絕絕外在的干外在的干擾源擾源, , 保保護(hù)護(hù)脆弱脆弱的的軸心軸心。46光纖通信的原理光纖通信的原理o 見圖，入射角見圖，入射角，逐漸增大，逐漸增大，11，22是折射角，光纖通信的原理，是基于光線由光密介是折射角，光纖通信的原理，是基于光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，在入射角足夠大的情況下會發(fā)生全反質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，在入射角足夠大的情況下會發(fā)

26、生全反射的特性射角達(dá)到射的特性射角達(dá)到33時，發(fā)生全反射，即光波能量幾乎時，發(fā)生全反射，即光波能量幾乎全部反射，這樣才可以達(dá)到長距離高速傳輸?shù)哪康?。全部反射，這樣才可以達(dá)到長距離高速傳輸?shù)哪康?。入射?122折射光折射光反射光3光密介質(zhì)光疏介質(zhì)47光光/電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換o 使用光纖傳輸電信號時，需要進(jìn)行使用光纖傳輸電信號時，需要進(jìn)行光光/電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換o 在發(fā)送端需要使用光在發(fā)送端需要使用光/電轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成光信號電轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成光信號o 在接收端需要使用光在接收端需要使用光/電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 48光光/電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換49光纜

27、的分類光纜的分類o 在發(fā)送端，光源可以采用在發(fā)送端，光源可以采用發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED（Light Emitting Diode）和）和注入型激光二極管注入型激光二極管ILD（Injection Laser Diode）n 發(fā)光二極管發(fā)光二極管LED：價格便宜，電流通過時產(chǎn)生可見：價格便宜，電流通過時產(chǎn)生可見光，定向性差，是通過全反射在光纖中向前傳播的，光，定向性差，是通過全反射在光纖中向前傳播的，這種光纖稱為這種光纖稱為多模光纖多模光纖。n 注入型激光二極管注入型激光二極管ILD：電流通過時產(chǎn)生激光，定：電流通過時產(chǎn)生激光，定向性好，可沿著光纖的軸向直接傳播，這種光纖稱向性好，可沿著光纖

28、的軸向直接傳播，這種光纖稱為為單模光纖單模光纖。50光纜的分類光纜的分類n多模光多模光纖纖：頻帶較窄、傳輸損耗大、傳輸距離較短、易于連：頻帶較窄、傳輸損耗大、傳輸距離較短、易于連接、價格便宜，用于中、短距離的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和接、價格便宜，用于中、短距離的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和LAN。n單模光單模光纖纖：頻帶寬、傳輸損耗小、傳輸距離長、連接困難、：頻帶寬、傳輸損耗小、傳輸距離長、連接困難、價格高，用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸，例如郵電通信網(wǎng)的主干線。價格高，用于長距離的數(shù)據(jù)傳輸，例如郵電通信網(wǎng)的主干線。單模光纖單模光纖 輸入輸入光信號光信號 輸出輸出光信號光信號多模光纖多模光纖 輸入輸入光信號光信號 輸出輸出光信

29、號光信號51光纖的調(diào)制方式光纖的調(diào)制方式o 由于光纖使用光束來傳輸信號，因此需要對光載波進(jìn)行由于光纖使用光束來傳輸信號，因此需要對光載波進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制。o 光載波的調(diào)制使用亮度調(diào)制（光載波的調(diào)制使用亮度調(diào)制（Intensity Modulation）與）與移幅鍵控法移幅鍵控法ASK（Amplitude Shift Keying）n 亮度調(diào)制典型的做法就是在給定的頻率下，以光的出亮度調(diào)制典型的做法就是在給定的頻率下，以光的出現(xiàn)和消失來表示兩個數(shù)字現(xiàn)和消失來表示兩個數(shù)字“0”和和“1”n ASK這種調(diào)制方式是根據(jù)信號的不同，調(diào)節(jié)正弦波的這種調(diào)制方式是根據(jù)信號的不同，調(diào)節(jié)正弦波的幅度幅度52光纖通信

30、特點(diǎn)光纖通信特點(diǎn)o （1）衰減少，無中繼傳輸距離遠(yuǎn)（）衰減少，無中繼傳輸距離遠(yuǎn)（10km） o （2）帶寬寬，容量大，傳輸速率高，傳輸能力強(qiáng)）帶寬寬，容量大，傳輸速率高，傳輸能力強(qiáng),十分十分適合多媒體通信適合多媒體通信o （3）不受電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)，無輻射，保密性）不受電磁干擾，抗干擾能力強(qiáng)，無輻射，保密性好好 o （4）直徑小、重量輕（單模光纖芯直徑一般為）直徑小、重量輕（單模光纖芯直徑一般為4um10um，外徑也只有，外徑也只有125um，用，用448根光纖組成的光纜根光纖組成的光纜直徑還不到直徑還不到13mm，比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑，比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm還要還要?。┲亓枯p小）

31、重量輕o （5）造價高）造價高o （6）光纖斷裂的檢測和修復(fù)很困難）光纖斷裂的檢測和修復(fù)很困難53三種有線介質(zhì)的性能對比三種有線介質(zhì)的性能對比o 參見課本參見課本P52543.5 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)o 無線電波無線電波o 微波微波(衛(wèi)星衛(wèi)星)o 紅外線紅外線o 激光激光55無線電波無線電波o 使用無線電波作為傳輸介質(zhì)的典型通信系統(tǒng)是蜂窩無使用無線電波作為傳輸介質(zhì)的典型通信系統(tǒng)是蜂窩無線移動通信系統(tǒng)。線移動通信系統(tǒng)。56無線移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 現(xiàn)代意義上的移動通信開始于現(xiàn)代意義上的移動通信開始于20 世紀(jì)世紀(jì)20 年代初期，年代初期，1928 年，美國年，美國Pur

32、due 大學(xué)學(xué)生發(fā)明了工作于大學(xué)學(xué)生發(fā)明了工作于2MHz 的無線電接的無線電接收機(jī)，并很快在底特律的警察局投入使用，這是世界上第收機(jī)，并很快在底特律的警察局投入使用，這是世界上第一種可以有效工作的移動通信系統(tǒng)。一種可以有效工作的移動通信系統(tǒng)。o 20 世紀(jì)世紀(jì)30 年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動通信系統(tǒng)年代初，第一部調(diào)幅制式的雙向移動通信系統(tǒng)在美國新澤西的警察局投入使用。在美國新澤西的警察局投入使用。o 20 世紀(jì)世紀(jì)30 年代末，第一部調(diào)頻制式的移動通信系統(tǒng)誕生，年代末，第一部調(diào)頻制式的移動通信系統(tǒng)誕生，并在并在20 世紀(jì)世紀(jì)40 年代，逐漸占據(jù)主流地位。年代，逐漸占據(jù)主流地位。 57無線

33、移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 在第二次世界大戰(zhàn)期間，軍事上的需求促使技術(shù)快速進(jìn)步，在第二次世界大戰(zhàn)期間，軍事上的需求促使技術(shù)快速進(jìn)步，同時導(dǎo)致移動通信的巨大發(fā)展。到同時導(dǎo)致移動通信的巨大發(fā)展。到20 世紀(jì)世紀(jì)50 年代，美國年代，美國和歐洲部分國家相繼成功研制了公用移動電話系統(tǒng)，在技和歐洲部分國家相繼成功研制了公用移動電話系統(tǒng)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了移動電話系統(tǒng)與公眾電話網(wǎng)絡(luò)的互通，并得到術(shù)上實(shí)現(xiàn)了移動電話系統(tǒng)與公眾電話網(wǎng)絡(luò)的互通，并得到了廣泛的使用。遺憾的是這種公用移動電話系統(tǒng)仍然采用了廣泛的使用。遺憾的是這種公用移動電話系統(tǒng)仍然采用人工接入方式，系統(tǒng)容量小。人工接入方式，系統(tǒng)容量小。

34、o 從從20 世紀(jì)世紀(jì)60 年代中期至年代中期至70 年代中期，美國推出了改進(jìn)型年代中期，美國推出了改進(jìn)型移動電話系統(tǒng)，它采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了移動電移動電話系統(tǒng)，它采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了移動電話系統(tǒng)自動接入公用電話網(wǎng)。話系統(tǒng)自動接入公用電話網(wǎng)。58無線移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 20 世紀(jì)世紀(jì)70 年代中期，隨著民用移動通信用戶數(shù)量的增加，年代中期，隨著民用移動通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，有限的頻譜供給與可用頻道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益尖銳。增之間的矛盾日益尖銳。o 為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國貝爾實(shí)

35、驗(yàn)室于為了更有效地利用有限的頻譜資源，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1947年提出了在移動通信發(fā)展史上具有里程碑意義的小年提出了在移動通信發(fā)展史上具有里程碑意義的小區(qū)制、蜂窩組網(wǎng)的理論區(qū)制、蜂窩組網(wǎng)的理論蜂窩無線移動通信蜂窩無線移動通信的概念，它的概念，它為移動通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開辟了道路。為移動通信系統(tǒng)在全球的廣泛應(yīng)用開辟了道路。 o 1958年向美國聯(lián)邦通信委員會提出了建議年向美國聯(lián)邦通信委員會提出了建議1977年完成了年完成了可行性技術(shù)論證可行性技術(shù)論證.o 1978年完成先進(jìn)移動電話系統(tǒng)年完成先進(jìn)移動電話系統(tǒng)AMPS，并于，并于1983年正式年正式投入運(yùn)營，該系統(tǒng)是世界上第一個投入運(yùn)營的蜂窩無

36、線投入運(yùn)營，該系統(tǒng)是世界上第一個投入運(yùn)營的蜂窩無線移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng).59無線移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 到目前為止蜂窩無線移動通信的發(fā)展已經(jīng)歷了三代到目前為止蜂窩無線移動通信的發(fā)展已經(jīng)歷了三代o 第一代蜂窩移動通信技術(shù)（第一代蜂窩移動通信技術(shù)（1G）n 采用模擬蜂窩移動通信技術(shù)，用戶的語音信息以模擬信采用模擬蜂窩移動通信技術(shù)，用戶的語音信息以模擬信號的方式傳輸號的方式傳輸n 主要有美國的主要有美國的AMPS、TACS（Total Access Communication System，完全通路通信系統(tǒng)）和北歐的，完全通路通信系統(tǒng)）和北歐的NMT（Nordic Mobil

37、e Telephone，北歐移動電話系統(tǒng)），北歐移動電話系統(tǒng)）等制式等制式60無線移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 第二代蜂窩移動通信技術(shù)（第二代蜂窩移動通信技術(shù)（2G）n 采用數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)，用戶的語音信息的傳輸及采用數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)，用戶的語音信息的傳輸及處理以數(shù)字信號的形式處理處理以數(shù)字信號的形式處理n 主要有歐洲的主要有歐洲的GSM（Global System For Mobile Communication，全球移動通信系統(tǒng)）和美國的，全球移動通信系統(tǒng)）和美國的CDMA（Code-Division Multiple Access，碼分多址）兩種技術(shù)，碼分多址）兩種

38、技術(shù)，這也是目前世界上主要使用的兩種移動通信技術(shù)這也是目前世界上主要使用的兩種移動通信技術(shù)61無線移動通信的發(fā)展歷史無線移動通信的發(fā)展歷史o 第三代蜂窩移動通信技術(shù)（第三代蜂窩移動通信技術(shù)（3G）n 采用數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻圖采用數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)，提供話音、數(shù)據(jù)、視頻圖像等業(yè)務(wù)像等業(yè)務(wù)n 主要有主要有CDMA2000、WCDMA和和TD-SCDMA三種國際三種國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000是美國主導(dǎo)的是美國主導(dǎo)的3G標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)，WCDMA是是歐洲主導(dǎo)的，而歐洲主導(dǎo)的，而TD-SCDMA是我國自主提出的是我國自主提出的3G國際國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)62無線移動通信中的大區(qū)制和小

39、區(qū)制無線移動通信中的大區(qū)制和小區(qū)制o 大區(qū)制移動通信系統(tǒng)大區(qū)制移動通信系統(tǒng)n 早期的移動通信系統(tǒng)采用大區(qū)制的強(qiáng)覆蓋區(qū)，即建早期的移動通信系統(tǒng)采用大區(qū)制的強(qiáng)覆蓋區(qū)，即建立一個無線電臺基站，架設(shè)很高的天線塔（高于立一個無線電臺基站，架設(shè)很高的天線塔（高于30米），使用很大的發(fā)射功率，覆蓋范圍可以達(dá)到米），使用很大的發(fā)射功率，覆蓋范圍可以達(dá)到30km50kmn 優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、無須交換，但缺點(diǎn)是頻道數(shù)量少，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、無須交換，但缺點(diǎn)是頻道數(shù)量少，覆蓋范圍有限覆蓋范圍有限63無線移動通信中的大區(qū)制和小區(qū)制無線移動通信中的大區(qū)制和小區(qū)制o 小區(qū)制移動通信系統(tǒng)小區(qū)制移動通信系統(tǒng)n 將大區(qū)制覆蓋的區(qū)域

40、劃分成多個小區(qū)，每個小區(qū)將大區(qū)制覆蓋的區(qū)域劃分成多個小區(qū)，每個小區(qū)（Cell）中設(shè)立一個基站，通過基站在用戶的移動）中設(shè)立一個基站，通過基站在用戶的移動臺之間建立通信臺之間建立通信n 小區(qū)覆蓋的范圍較小，一般為小區(qū)覆蓋的范圍較小，一般為1km20km，因此可，因此可以使用較小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)通信以使用較小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)通信n 每個基站提供每個基站提供1到幾個頻道，可容納的移動用戶數(shù)幾到幾個頻道，可容納的移動用戶數(shù)幾十到幾百個十到幾百個n 若干小區(qū)構(gòu)成的覆蓋區(qū)稱為區(qū)群，由于區(qū)群的結(jié)構(gòu)若干小區(qū)構(gòu)成的覆蓋區(qū)稱為區(qū)群，由于區(qū)群的結(jié)構(gòu)酷似蜂窩，因此小區(qū)制移動通信系統(tǒng)也被稱為酷似蜂窩，因此小區(qū)制移動通信系統(tǒng)

41、也被稱為蜂窩蜂窩移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)64蜂窩移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)蜂窩移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)o 蜂窩移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如左圖蜂窩移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如左圖所示：所示：n區(qū)域劃分成多個小區(qū)區(qū)域劃分成多個小區(qū)n每個小區(qū)設(shè)立一個（或多個）基站每個小區(qū)設(shè)立一個（或多個）基站n基站與若干個移動站建立無線通信鏈基站與若干個移動站建立無線通信鏈路路n各小區(qū)的基站之間可以通過電纜、光各小區(qū)的基站之間可以通過電纜、光纜或微波鏈路與移動交換中心纜或微波鏈路與移動交換中心MSC連接連接n移動交換中心通過電路與市話交換局移動交換中心通過電路與市話交換局連接，實(shí)現(xiàn)與公共交換電話網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)與公共交換電話網(wǎng)絡(luò) PSTN (

42、Public Switched Telephone Network ) 的連接，從而構(gòu)成一個完的連接，從而構(gòu)成一個完整的蜂窩移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整的蜂窩移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)65無線通信網(wǎng)中的無線通信網(wǎng)中的多址接入問題多址接入問題o 在無線通信網(wǎng)中，任一用戶發(fā)送的信號均能被其它用在無線通信網(wǎng)中，任一用戶發(fā)送的信號均能被其它用戶接收，所以網(wǎng)中用戶如何能從接收的信號中識別出戶接收，所以網(wǎng)中用戶如何能從接收的信號中識別出本地用戶地址，就是所謂的本地用戶地址，就是所謂的多址接入問題多址接入問題。o 解決多址接入的方法稱為解決多址接入的方法稱為多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)o 在在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，蜂窩移動通信系

43、統(tǒng)中，多址接入的方法主要有多址接入的方法主要有3種：種：n 頻分多址接入頻分多址接入 n 時分多址接入時分多址接入 n 碼分多址接入碼分多址接入 66無線通信網(wǎng)中的無線通信網(wǎng)中的多址接入問題多址接入問題o頻分多址接入頻分多址接入FDMA（Frequency Division Multiple Access）是使用較早也）是使用較早也是使用較多的一種多址接入方式，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動通信、微是使用較多的一種多址接入方式，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動通信、微波通信系統(tǒng)中。波通信系統(tǒng)中。FDMA的技術(shù)核心是把傳輸頻帶劃分為較窄的且互不重疊的技術(shù)核心是把傳輸頻帶劃分為較窄的且互不重疊的多個子頻帶，

44、每個用戶都被分配到一個獨(dú)立的子頻帶中；各用戶采用濾的多個子頻帶，每個用戶都被分配到一個獨(dú)立的子頻帶中；各用戶采用濾波器，分別按分配的子頻帶從信道上提取信號，實(shí)現(xiàn)多址通信。波器，分別按分配的子頻帶從信道上提取信號，實(shí)現(xiàn)多址通信。 o時分多址接入時分多址接入TDMA（Time Division Multiple Access）是在給定頻帶的最）是在給定頻帶的最高數(shù)據(jù)傳輸速率的條件下，把傳遞時間劃分為若干時間片（即時隙），各高數(shù)據(jù)傳輸速率的條件下，把傳遞時間劃分為若干時間片（即時隙），各用戶按照分配的時隙接受和發(fā)送信號。用戶按照分配的時隙接受和發(fā)送信號。o碼分多址接入碼分多址接入CDMA（Code

45、Division Multiple Access），也稱擴(kuò)頻多址接），也稱擴(kuò)頻多址接入入SSMA（Spread Spectrum Multiple Access）。）。 CDMA將原信號的頻帶擴(kuò)將原信號的頻帶擴(kuò)寬，再經(jīng)調(diào)制發(fā)送出去；接收端接收到經(jīng)擴(kuò)頻的寬帶信號后，作相關(guān)處理，寬，再經(jīng)調(diào)制發(fā)送出去；接收端接收到經(jīng)擴(kuò)頻的寬帶信號后，作相關(guān)處理，再將其解擴(kuò)為原始數(shù)據(jù)信號。再將其解擴(kuò)為原始數(shù)據(jù)信號。 oCDMA與與TDMA和和FDMA的區(qū)別，就好像在一個國際會議上，的區(qū)別，就好像在一個國際會議上，TDMA是任是任何時間只有一個人講話，所有人輪流發(fā)言；何時間只有一個人講話，所有人輪流發(fā)言；FDMA則是把

46、與會的人員分成則是把與會的人員分成幾個小組，分別進(jìn)行討論；而幾個小組，分別進(jìn)行討論；而CDMA就像大家在一起，每個人使用的自己就像大家在一起，每個人使用的自己國家的語言進(jìn)行討論。國家的語言進(jìn)行討論。67微波微波o 微波是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最早使用，也是目前使用最多微波是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最早使用，也是目前使用最多的一種無線數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。的一種無線數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)。o 微波是一種頻率極高（大于微波是一種頻率極高（大于1GHz），波長很短），波長很短(1m-1mm)的電磁波。目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所用微波的頻的電磁波。目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所用微波的頻率范圍為率范圍為120GHZ。它既可傳輸模擬信號又可傳輸數(shù)。它既可傳輸模擬信號

47、又可傳輸數(shù)字信號。字信號。o 特點(diǎn)：能夠穿透電離層，而不反射到地面，只能夠特點(diǎn)：能夠穿透電離層，而不反射到地面，只能夠沿著地面發(fā)射；容易被地面吸收，損耗大，需要設(shè)置多沿著地面發(fā)射；容易被地面吸收，損耗大，需要設(shè)置多個中繼站；容易被障礙物阻隔，中繼站或者收發(fā)器要設(shè)個中繼站；容易被障礙物阻隔，中繼站或者收發(fā)器要設(shè)置在高處。置在高處。o 微波通信的主要方式：地面微波中繼通信微波通信的主要方式：地面微波中繼通信68地面微波中繼通信地面微波中繼通信69衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信o 1945年，英國人阿塞年，英國人阿塞.C.克拉克提克拉克提出了利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的設(shè)想。出了利用衛(wèi)星進(jìn)行通信的設(shè)想。n 簡單地說簡單地說

48、衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信就是地球上就是地球上（包括地面和低層大氣中）的微（包括地面和低層大氣中）的微波通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而波通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。進(jìn)行的通信。o 1957年，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆年，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星o 1962年，美國成功發(fā)送了第一顆通年，美國成功發(fā)送了第一顆通信衛(wèi)星，并實(shí)驗(yàn)了橫跨大西洋的電信衛(wèi)星，并實(shí)驗(yàn)了橫跨大西洋的電話和電視傳輸。話和電視傳輸。 70衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)o 衛(wèi)星通信是微波通信向太空的延伸，是微波中繼通信技衛(wèi)星通信是微波通信向太空的延伸，是微波中繼通信技術(shù)和空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。術(shù)和空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。o

49、 由于衛(wèi)星通信具有由于衛(wèi)星通信具有覆蓋面積大覆蓋面積大、通信距離遠(yuǎn)通信距離遠(yuǎn)、費(fèi)用與通費(fèi)用與通信距離無關(guān)信距離無關(guān)、不受地理?xiàng)l件的限制以及自然災(zāi)害的影響不受地理?xiàng)l件的限制以及自然災(zāi)害的影響、高通訊容量高通訊容量（目前（目前NASA的的ACTS衛(wèi)星（衛(wèi)星（Advanced Communication Technology Satellite）的通訊容量已達(dá)到）的通訊容量已達(dá)到1Gbps） 、可進(jìn)行多址通信與移動通信可進(jìn)行多址通信與移動通信的優(yōu)點(diǎn)，因此獲的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了迅速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代主要的通信手段之一。得了迅速的發(fā)展，并成為現(xiàn)代主要的通信手段之一。71衛(wèi)星通信的分類衛(wèi)星通信的分類o 衛(wèi)星

50、通信的兩種軌道：衛(wèi)星通信的兩種軌道：n 中軌道、低軌道衛(wèi)星中軌道、低軌道衛(wèi)星 n 同步軌道衛(wèi)星（高度約為同步軌道衛(wèi)星（高度約為36000km）72同步軌道軌道衛(wèi)星同步軌道軌道衛(wèi)星o 同步軌道軌道衛(wèi)星（高軌道軌道同步軌道軌道衛(wèi)星（高軌道軌道衛(wèi)星）一般發(fā)射在赤道上方高約衛(wèi)星）一般發(fā)射在赤道上方高約35900km的同步軌道上，并的同步軌道上，并以一個適當(dāng)?shù)乃俣妊氐厍蜃赞D(zhuǎn)方以一個適當(dāng)?shù)乃俣妊氐厍蜃赞D(zhuǎn)方向繞軌道運(yùn)行，與地球保持相對向繞軌道運(yùn)行，與地球保持相對的靜止。的靜止。o 使用三顆同步軌道衛(wèi)星就可以覆使用三顆同步軌道衛(wèi)星就可以覆蓋整個地球表面（除南北極很小蓋整個地球表面（除南北極很小一部分地區(qū)外）。

51、一部分地區(qū)外）。73同步軌道軌道衛(wèi)星同步軌道軌道衛(wèi)星o 要將同步衛(wèi)星發(fā)射到同步軌道上，卻是相當(dāng)困難和要將同步衛(wèi)星發(fā)射到同步軌道上，卻是相當(dāng)困難和復(fù)雜的。復(fù)雜的。o 因?yàn)槭芑鸺\(yùn)載能力的限制和發(fā)射場一般不處于赤因?yàn)槭芑鸺\(yùn)載能力的限制和發(fā)射場一般不處于赤道上的影響，多數(shù)國家的運(yùn)載火箭不能將衛(wèi)星直接道上的影響，多數(shù)國家的運(yùn)載火箭不能將衛(wèi)星直接送到同步軌道上，必須分為三個階段才能入軌：送到同步軌道上，必須分為三個階段才能入軌： n第一步，運(yùn)載火箭將衛(wèi)星送到距地面第一步，運(yùn)載火箭將衛(wèi)星送到距地面200-300千千米的轉(zhuǎn)移軌道；米的轉(zhuǎn)移軌道； n第二步，以停泊軌道的環(huán)繞速度將衛(wèi)星加速送到轉(zhuǎn)移第二步，以停

52、泊軌道的環(huán)繞速度將衛(wèi)星加速送到轉(zhuǎn)移軌道與同步軌道相切處，即轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)；軌道與同步軌道相切處，即轉(zhuǎn)移軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)； n第三步，在遠(yuǎn)地點(diǎn)上點(diǎn)燃發(fā)動機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同第三步，在遠(yuǎn)地點(diǎn)上點(diǎn)燃發(fā)動機(jī)，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道，并用衛(wèi)星上的小發(fā)動機(jī)調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)，使步軌道，并用衛(wèi)星上的小發(fā)動機(jī)調(diào)整衛(wèi)星的姿態(tài)，使衛(wèi)星完全進(jìn)入同步軌道衛(wèi)星完全進(jìn)入同步軌道。 74同步軌道軌道衛(wèi)星同步軌道軌道衛(wèi)星o 同步軌道衛(wèi)星存在如下一些問題：同步軌道衛(wèi)星存在如下一些問題：n 在自由空間中，信號強(qiáng)度反比于傳輸距離的平方。同步在自由空間中，信號強(qiáng)度反比于傳輸距離的平方。同步軌道衛(wèi)星距地球過遠(yuǎn)，需要有較大口徑的通信天線。軌道

53、衛(wèi)星距地球過遠(yuǎn)，需要有較大口徑的通信天線。n 信號經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸會帶來較大的時延。在電話通話中，信號經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸會帶來較大的時延。在電話通話中，這種時延會使人感到明顯的不適應(yīng)。在數(shù)據(jù)通信中，時這種時延會使人感到明顯的不適應(yīng)。在數(shù)據(jù)通信中，時延限制了反應(yīng)速度，對于超級計(jì)算機(jī)來說，半秒種的時延限制了反應(yīng)速度，對于超級計(jì)算機(jī)來說，半秒種的時延意味著數(shù)億字節(jié)的信息滯留在緩沖器中。延意味著數(shù)億字節(jié)的信息滯留在緩沖器中。n 軌道資源緊張。同步軌道只有一條，相鄰衛(wèi)星的間隔又軌道資源緊張。同步軌道只有一條，相鄰衛(wèi)星的間隔又不可以過小。經(jīng)計(jì)算，同步軌道衛(wèi)星只能提供不可以過小。經(jīng)計(jì)算，同步軌道衛(wèi)星只能提供180

54、顆同顆同軌道位置。這其中還包括了許多實(shí)用價值較差，處于大軌道位置。這其中還包括了許多實(shí)用價值較差，處于大洋上空的位置。洋上空的位置。75中、低軌道衛(wèi)星中、低軌道衛(wèi)星o 相對于同步軌道衛(wèi)星，中、低軌道衛(wèi)星有著如下優(yōu)點(diǎn)：相對于同步軌道衛(wèi)星，中、低軌道衛(wèi)星有著如下優(yōu)點(diǎn)：n低軌道衛(wèi)星軌道高度僅是同步軌道衛(wèi)星的二十分之一至八低軌道衛(wèi)星軌道高度僅是同步軌道衛(wèi)星的二十分之一至八十分之一，發(fā)射功率是同步軌道衛(wèi)星的二百分之一至二千十分之一，發(fā)射功率是同步軌道衛(wèi)星的二百分之一至二千分之一，傳播時延僅為同步軌道衛(wèi)星的七十五分之一。分之一，傳播時延僅為同步軌道衛(wèi)星的七十五分之一。o 但中、低軌道衛(wèi)星通信衛(wèi)星相對于地球

55、上的觀察者不再是但中、低軌道衛(wèi)星通信衛(wèi)星相對于地球上的觀察者不再是靜止的，為了保證在地球上任一點(diǎn)均可以實(shí)現(xiàn)靜止的，為了保證在地球上任一點(diǎn)均可以實(shí)現(xiàn)24小時不間小時不間斷的通信，必須配置多條軌道及一大群具有強(qiáng)大處理能力斷的通信，必須配置多條軌道及一大群具有強(qiáng)大處理能力的通信衛(wèi)星，這樣一個龐大而又復(fù)雜的空間系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)的通信衛(wèi)星，這樣一個龐大而又復(fù)雜的空間系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，涉及到技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的一系列問題。定可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，涉及到技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的一系列問題。o 當(dāng)今，計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)和小型衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，使解當(dāng)今，計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)和小型衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，使解決建立大型中、低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的

56、難題成為可能，從決建立大型中、低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)的難題成為可能，從而開辟了而開辟了“空基空基”通信的新時代。通信的新時代。o 低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)被認(rèn)為是被認(rèn)為是21世紀(jì)個人通信和信息世紀(jì)個人通信和信息高速公路最具有前途的通信手段之一。高速公路最具有前途的通信手段之一。76低軌道衛(wèi)星方案低軌道衛(wèi)星方案o 目前提出的低軌道衛(wèi)星方案的大公司有目前提出的低軌道衛(wèi)星方案的大公司有8家。家。o 其中最有代表性的低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)主要有其中最有代表性的低軌道衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)主要有n 銥（銥（Iridium）系統(tǒng)）系統(tǒng)n 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（Teledesic）系統(tǒng)）系統(tǒng)n 全球星系統(tǒng)（全球星系統(tǒng)（Globalstar）系統(tǒng)）系統(tǒng)n 白羊（白羊（Arics）系統(tǒng)）系統(tǒng)n 低軌衛(wèi)星（低軌衛(wèi)星（Leo-Set）系統(tǒng)）系統(tǒng)n 柯斯卡（柯斯卡（Coscon）系統(tǒng)）系統(tǒng) 77衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)（Teledesic）系統(tǒng)）系統(tǒng)o 由微軟公司的比爾由微軟公司的比爾蓋茨和蜂窩電話的先驅(qū)蓋茨和蜂窩電話的先驅(qū)Craig McCaw共同共