計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-謝希仁第六版第二講物理層劉彬

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第二講物理層2本講要求1理解物理層關(guān)注的問(wèn)題2了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型傳輸介質(zhì)3理解調(diào)制解調(diào)技術(shù)4理解多路復(fù)用技術(shù)5了解數(shù)字傳輸系統(tǒng)6理解寬帶接入技術(shù)

過(guò)度的考慮未來(lái)是錯(cuò)誤的。命運(yùn)像一條鏈條，一次只能處理其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。

——溫斯頓

.丘吉爾問(wèn)題：物理上相連的主機(jī)？

最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)可能就是所有主機(jī)都由某種物理介質(zhì)直接相連的網(wǎng)絡(luò)。如何選擇一種合適的介質(zhì)以及如何進(jìn)行比特編碼？4回顧五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

?0011100101001100110011101011011000011物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)輸層應(yīng)用層主機(jī)主機(jī)物理傳輸媒體5物理層關(guān)注主要問(wèn)題一句話：用什么來(lái)傳輸0-1比特流？◆問(wèn)題分析（1）傳輸介質(zhì)問(wèn)題：用什么物理介質(zhì)？傳輸什么信號(hào)？適應(yīng)什么環(huán)境？有什么傳輸特點(diǎn)？（2）數(shù)字信號(hào)傳輸問(wèn)題：如何將0-1序列變換為相應(yīng)的傳輸信號(hào)？傳輸速度多快？如何計(jì)算？（3）模擬信號(hào)傳輸問(wèn)題：如何將模擬信號(hào)變換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)？傳輸速度多快？如何計(jì)算？

else……6脈絡(luò)解決問(wèn)題多路信號(hào)傳輸傳輸介質(zhì)香農(nóng)定理調(diào)制技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)寬帶接入技術(shù)數(shù)字傳輸系統(tǒng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

物理層的作用物理層關(guān)注如何在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸比特流物理層作用要盡可能屏蔽掉各種傳輸媒體和通信手段的差異計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體

物理層任務(wù):確定與傳輸媒體的接口的一些特性，如機(jī)械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性8物理連接上的傳輸方式：并行傳輸：多個(gè)比特同時(shí)傳輸計(jì)算機(jī)中串行傳輸：一個(gè)一個(gè)比特的按時(shí)間順序傳輸傳輸線上物理層要完成串并/并串轉(zhuǎn)換（硬件問(wèn)題）物理層基本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體

9分類兩類：有線（導(dǎo)向）和無(wú)線（非導(dǎo)向）選擇媒介需要考慮的因素：價(jià)格安裝難易程度容量衰減抗電磁干擾能力計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體

10雙絞線同軸電纜光纖電纜無(wú)線與衛(wèi)星通信信道計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體

常用的傳輸介質(zhì)11雙絞線

屏蔽:STP、UTP

絞合度：1-7類（5類）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向12RJ45接頭排線RJ45有兩種排線標(biāo)準(zhǔn)

T568A\T568B計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向查閱+動(dòng)手？機(jī)器接交換機(jī)？機(jī)器間直連？13同軸電纜——

有線電視

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向50、75——

有線電視系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜14同軸電纜接口BNC主機(jī)連接細(xì)纜（10Base2）的接口標(biāo)準(zhǔn)AUI主機(jī)連接粗纜（10Base5）的接口標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向15光纖（1）折射角入射角

包層（低折射率的媒體）

包層（低折射率的媒體）

纖芯（高折射率的媒體）包層纖芯

通信原理當(dāng)光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時(shí)，其折射角將大于入射角；入射角足夠大，出現(xiàn)全反射計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向16光纖（2）

單模和多模inputoutputsingle-modefiberinputoutputMultimodefiber計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向

距離越遠(yuǎn)，失真越嚴(yán)重

沒(méi)有反射，直線傳播17有三個(gè)波段用于光纖通信光通過(guò)光纖時(shí)的衰減情況計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向18

玻璃封套

塑料外套玻璃內(nèi)芯

單芯光纜

多芯光纜

玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼光纜（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向多模-紅色單模-黃色8芯、12芯>2km布線>75km加光放

再遠(yuǎn)加線放光纜（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向20光纖接口ST插頭SC插頭FC插頭ST插頭計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向SC插頭21光纖的三種連接方式接入連接頭并插入光纖插座用機(jī)械方法將其接合兩根光纖被融合在一起形成堅(jiān)實(shí)的連接三種連接方法，結(jié)合處都有光損耗和反射，并且反射的能量會(huì)和信號(hào)交互作用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向22光纖的性能價(jià)格光纜及連接器比銅導(dǎo)線昂貴，但價(jià)格正在迅速下降安裝費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其材料費(fèi)用安裝難易程度

較難容量

支持極高的帶寬衰減光纜的衰減極低抗電磁干擾性

不受電磁波以及高頻失真的干擾。適合于有危險(xiǎn)的、高壓的或者泄漏信號(hào)靈敏性很強(qiáng)的環(huán)境計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體--導(dǎo)向23在空間利用電磁波直接傳送和接收信號(hào)無(wú)線電微波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波

調(diào)幅無(wú)線電

調(diào)頻無(wú)線電

海事無(wú)線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024

移動(dòng)無(wú)線電電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向非導(dǎo)向傳輸媒體24非導(dǎo)向傳輸媒體無(wú)線電波微波紅外線光波衛(wèi)星通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向25無(wú)線電—104-108□很容易產(chǎn)生□低頻部分（a），沿地面?zhèn)鞑?，穿透性好?000公里□高頻部分（b）—短波通信，直線傳播，穿透性差，傳輸距離遠(yuǎn)□容易被雨水吸收□抗電磁干擾能力差—

多徑效應(yīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向26微波—108-1010□直線傳播——要求發(fā)射器和接收器精確對(duì)齊□穿透性差□頻段較高,帶寬大,特別適合于衛(wèi)星通信□容易被水吸收□抗干擾性比短波通信好地球地面站之間的直視線路微波傳送塔計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向

兩個(gè)地面站之間傳送距離：50-100km27地球地面發(fā)送站地面接收站衛(wèi)星—

1G(109)-20G□衛(wèi)星通信本質(zhì)還是無(wú)線通信，衛(wèi)星作為中繼器和放大器□微波通信方式

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向28衛(wèi)星通信的高度—范艾倫帶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向29與地面站相對(duì)固定位置使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球衛(wèi)星通信頻帶很寬，通信容量很大36000公里地球地球同步衛(wèi)星計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—非導(dǎo)向傳播時(shí)延大適合廣播通信保密性差30中間軌道衛(wèi)星目前沒(méi)有被用于通信應(yīng)用于GPS24顆星計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BDS﹞是中國(guó)正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。空間段計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成，已發(fā)射了17顆衛(wèi)星，定位精度10米。特色：短信功能，每條可以發(fā)送120個(gè)漢字。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向32低軌道衛(wèi)星需要大量衛(wèi)星地面站不需要大功率往返延遲小Example:Iridium(77銥,66鏑),motorolaGlobalstar(48)Teledesic--軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向33低軌道衛(wèi)星Iridium,在太空轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)Globalstar,在地面轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向34紅外線□既可做點(diǎn)到點(diǎn)通信，也可進(jìn)行廣播式通信□穿透性差□適合短距離通信□有方向性、便宜并且容易制造□不能穿透堅(jiān)實(shí)的物體□紅外通信不能在室外使用□使用紅外系統(tǒng)不需要政府授權(quán)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向35光波—1014□穿透性差□有方向性□價(jià)格便宜□高帶寬□不需要授權(quán)□不能穿透雨霧□激光波束窄,精確對(duì)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向36小結(jié)短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差微波在空間主要是直線傳播地面微波接力通信衛(wèi)星通信

紅外線用于室內(nèi)短距離通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體—

非導(dǎo)向37媒體選擇參考安裝一個(gè)小型局域網(wǎng)絡(luò)選擇雙絞線、無(wú)線或者同軸電纜把多個(gè)遠(yuǎn)程站點(diǎn)（如在WAN上）連接到一起可以選擇光纖與移動(dòng)著的計(jì)算機(jī)連網(wǎng)無(wú)線媒介必不可少計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：傳輸媒體38通信系統(tǒng)模型傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

傳輸系統(tǒng)：數(shù)字的/模擬的信號(hào)：數(shù)字的/模擬的物理層要完成信號(hào)轉(zhuǎn)換問(wèn)題39區(qū)分幾個(gè)術(shù)語(yǔ)消息(Message)——

有意義的實(shí)體數(shù)據(jù)(data)——

運(yùn)送消息的實(shí)體

(對(duì)消息進(jìn)行編碼)信號(hào)(signal)——

數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)

(數(shù)據(jù)的載體)聲音是消息，用2進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)表示，轉(zhuǎn)換成信號(hào)來(lái)傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

40數(shù)據(jù)和信號(hào)的分類數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬的——隨時(shí)間連續(xù)變化的數(shù)字的——離散的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

41模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換AnalogDataAnalogSignal放大器調(diào)制器AnalogDataDigitalSignal

PCM編碼器DigitalDataAnalogSignal調(diào)制器DigitalDataDigitalSignal

數(shù)字發(fā)送器數(shù)字傳輸系統(tǒng)模擬傳輸系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

42信道基本概念單工通信—

只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互廣播半雙工通信—

通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送對(duì)講機(jī)全雙工通信—

通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息電話計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

43通信系統(tǒng)性能的基本參數(shù)（1）□信道帶寬：信道能夠通過(guò)的頻率范圍□比特率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)送信息的比特?cái)?shù)。比特/秒（bps）□波特率：每秒鐘的采樣率，每一個(gè)采樣發(fā)送一份信息，這份信息稱為碼元，因此也稱為碼元率。波特（baud）

波特率和比特率的關(guān)系：比特率=波特率*碼元位數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

44例：有一個(gè)信道，其最高碼元傳輸速率為6000Baud若一個(gè)碼元能攜帶1比特的信息量，則：最高信息傳輸速率為6000比特/秒若一個(gè)碼元能攜帶3比特的信息量，則：最高信息傳輸速率為18000比特/秒01(1bitpersymbol)(3bitpersymbol)通信系統(tǒng)性能的基本參數(shù)（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

45基帶信號(hào)基帶信號(hào)--就是將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不同

的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信號(hào)傳輸

01100010

討論：基帶信號(hào)傳輸？解決辦法：調(diào)制問(wèn)題1：基帶信號(hào)含有較多低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道不能傳輸！導(dǎo)致結(jié)果：方形波無(wú)法直接傳輸46調(diào)制技術(shù)（1）--基帶調(diào)制□基帶調(diào)制--編碼

-僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換，以適應(yīng)信道特征，變換后的信號(hào)仍然是基帶信號(hào)。-可采用的編碼方式主要有：不歸零編碼、歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信號(hào)傳輸

調(diào)制技術(shù)（2）--帶通調(diào)制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信號(hào)傳輸

□帶通調(diào)制--使用載波

-基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后，其頻率范圍搬移到較高的頻段，同時(shí)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以便在信道中傳輸調(diào)制器主要作用：波形變換器，把基帶數(shù)字信號(hào)的波形變換為適合模擬信道傳輸?shù)牟ㄐ?。解調(diào)器主要作用：波形識(shí)別器，將經(jīng)過(guò)調(diào)制器變換過(guò)的模擬信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。在調(diào)制解調(diào)器中還要有差錯(cuò)檢測(cè)和糾正的設(shè)施48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

調(diào)制器與解調(diào)器作用49調(diào)幅AM--通過(guò)調(diào)整載波振幅來(lái)表示數(shù)字信號(hào)調(diào)頻FM--通過(guò)調(diào)整載波頻率來(lái)表示數(shù)字信號(hào)調(diào)相PM--通過(guò)調(diào)整載波相位來(lái)表示數(shù)字信號(hào)正交振幅調(diào)制QAM—

混合調(diào)制方法帶通調(diào)制技術(shù)（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

載波：正弦波50

調(diào)幅

調(diào)頻

調(diào)相數(shù)字信號(hào)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

正常幅度為1,

0幅度為0低頻為0，高頻為1帶通調(diào)制技術(shù)（2）51計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

如何提高調(diào)制效率？

調(diào)幅：調(diào)制一次幅度代表多幾個(gè)位！如4調(diào)幅技術(shù)1/4：00；1/2：01；3/4：10；1：11

調(diào)頻：一般思路：通過(guò)更多的頻段來(lái)調(diào)制信息。問(wèn)題：頻段本身就是通信資源。

結(jié)論：調(diào)頻技術(shù)比較少的引用到現(xiàn)代的調(diào)制技術(shù)中

調(diào)相：多相位調(diào)制。如4相位、8相位調(diào)制等52信道傳輸比特率無(wú)限？(1)問(wèn)題：調(diào)制的級(jí)別越多，即使一個(gè)很小的噪聲就可能導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，同時(shí)一個(gè)錯(cuò)誤有可能隱含了許多錯(cuò)誤的位。結(jié)論：調(diào)制的級(jí)別不是越多越好!!結(jié)論：在信道上的數(shù)據(jù)傳輸速率不是無(wú)限的!問(wèn)題：一條信道的最大傳輸速率是多少？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

53信道的最高碼元傳輸速率（1）實(shí)際信道中，碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，或干擾噪聲越大，或傳輸媒體質(zhì)量越差，輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。限制碼元傳輸速率因素：帶寬和信噪比計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

54□信道帶寬一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)率□信噪比S——信號(hào)功率N——噪聲功率信噪比（dB）=10log10(S/N)（dB）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：通信基礎(chǔ)知識(shí)

信道的最高碼元傳輸速率（2）55Shannon定理（噪聲信道）◆如果信道的帶寬為W，信噪比為S/N，則該噪聲信道的最大傳輸率為：最大傳輸率（位/秒）=Wlog2(1+S/N)當(dāng)噪聲不存在時(shí)？則S/N，傳輸速率可以為？

香農(nóng)定理表明，信道的帶寬越大或者信道中的信噪比越大，則信道的極限傳輸速率越高!計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

56下一個(gè)問(wèn)題:

W一定，且S/N和碼元傳輸速率都達(dá)到上限，信道傳輸比特率還能提高嗎？解決：讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量+調(diào)制技術(shù)但，實(shí)際信道上達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)給出的極限傳輸速率低不少！計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：調(diào)制技術(shù)

信道傳輸比特率無(wú)限？(2)多路復(fù)用技術(shù)◆問(wèn)題的提出：

（1）調(diào)制解調(diào)技術(shù)解決了信道上一路數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)膯?wèn)題（2）運(yùn)營(yíng)商希望在一條物理干線上傳輸多個(gè)會(huì)話新的問(wèn)題：多路信號(hào)共享一個(gè)傳輸信道的問(wèn)題計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用技術(shù)+()復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念+A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道(a)使用單獨(dú)的信道(b)使用共享信道復(fù)用分用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

59基本復(fù)用技術(shù)FDM（頻分多路復(fù)用）TDM（時(shí)分多路復(fù)用）STDM（統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用）WDM（波分復(fù)用）CDMA（碼分多址）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

60頻分多路復(fù)用

基本原理：頻譜分為頻段，不同用戶使用不同頻段計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

特點(diǎn)：所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源；用戶分配到帶寬后，自始至終占用。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率561時(shí)分多路復(fù)用

基本原理：用戶輪流使用整個(gè)帶寬,每次使用一段時(shí)間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)隙，每個(gè)用戶分配一個(gè)時(shí)隙；所有用戶在不同的時(shí)間占用相同的頻帶寬度。62時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)（1）頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

63時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)（2）頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

64時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)（3）頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

65時(shí)分復(fù)用特點(diǎn)（4）頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

66時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線路資源的浪費(fèi)ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

67改進(jìn)：統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM

用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

68波分復(fù)用WDM—光的頻分復(fù)用光纖2光纖3光纖1共享光纖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

棱柱/衍射光柵F1F2F3共享光纖的光譜F2F1F3

光譜采用無(wú)源設(shè)備，更可靠WDM--在一根光纖上復(fù)用兩路光載波信號(hào)

密集波分復(fù)用DWDM：復(fù)用80路或更多路數(shù)的光載波信號(hào)69又稱碼分多址CDMA所有用戶信號(hào)均占用信道的全部帶寬和任意時(shí)間段各用戶使用經(jīng)過(guò)精心挑選的不同碼型，各用戶之間不會(huì)造成干擾特點(diǎn)：很強(qiáng)的抗干擾能力，保密性強(qiáng)，語(yǔ)音質(zhì)

量較好，可靠性好，通信容量大，手機(jī)平均發(fā)射功率低碼分多路復(fù)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

70

每一個(gè)站都被分配了一個(gè)惟一的m位的代碼，稱為時(shí)間片序列&碼片

如m=8，站A的時(shí)間片序列為A=00011011

傳輸位“1”，發(fā)送時(shí)間片；傳輸位“0”，發(fā)送時(shí)間片的補(bǔ)碼。如A站，發(fā)送位“1”，則發(fā)送00011011

發(fā)送位“0”，則發(fā)送11100100CDMA基本原理（1）問(wèn)題：發(fā)送b位數(shù)據(jù)，實(shí)際發(fā)送mb位。Crazy！計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

擴(kuò)頻通信技術(shù)--源站所占用的頻帶寬度提高到原來(lái)的M倍！71□正交特性：所有的時(shí)間片都是兩兩正交（歸一化

正交），即時(shí)間片S和T的內(nèi)積(寫為ST)為0A：00011011表示為：（-1，-1，-1，1，1，-1，1，1）B：00101110表示為：（-1，-1，1，-1，1，1，1，-1）SS=1SS=-1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

CDMA基本原理（2）72□數(shù)據(jù)發(fā)送：多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，則發(fā)送信號(hào)線性相加如A發(fā)送1，同時(shí)B發(fā)送1，則發(fā)送A+B=（-1，-1，-1，1，1，-1，1，1）+

（-1，-1，1，-1，1，1，1，-1）

=（-2，-2，0，0，2，0，2，0）□數(shù)據(jù)接收：同時(shí)接收到信號(hào)，利用正交特性解碼信息A（A+B）=AA+AB=1+0=1（表示發(fā)送了位1）B（A+B）=BA+BB=0+1=1（表示發(fā)送了位1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

結(jié)論：內(nèi)積結(jié)果為1，源站發(fā)送了位1；內(nèi)積結(jié)果為-1，源站發(fā)送了位0；內(nèi)積結(jié)果為0，源站沒(méi)發(fā)數(shù)據(jù)；CDMA基本原理（3）73幾種復(fù)用技術(shù)的比較FDM將大房間隔成若干個(gè)小房間，每個(gè)小房間里的人互相交流。TDM在同一個(gè)房間輪流發(fā)言的方式，但一次只能一個(gè)人說(shuō)，一個(gè)說(shuō)完，另一個(gè)繼續(xù)。CDMA把所有的人放在一個(gè)大房間里，他們說(shuō)著不同的語(yǔ)言。這樣他要交流只要找自己的語(yǔ)言的那個(gè)，而不用擔(dān)心別的語(yǔ)言的噪聲。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：信道復(fù)用技術(shù)

74數(shù)字傳輸系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

—模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸技術(shù)數(shù)字傳輸技術(shù)具有傳輸差錯(cuò)可控、易于復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為大容量、遠(yuǎn)距離通信的首選技術(shù)，也是遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)依賴的傳輸技術(shù)。

PCM脈碼調(diào)制

—

用于模/數(shù)轉(zhuǎn)換AnalogDataDigitalSignal

PCM編碼器模/數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程：取樣——量化——編碼75PCM（1）采樣周期Tt信號(hào)1001001111000010t編碼t采樣-2.18.20.9-2.8t量化-281-3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

76PCM（2）1001001111000010tPCM數(shù)據(jù)t還原t解碼-281-3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

77PCM標(biāo)準(zhǔn)T-標(biāo)準(zhǔn)（24路）北美E-標(biāo)準(zhǔn)（30路）歐洲、中國(guó)、南美J-標(biāo)準(zhǔn)（24路）日本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

□為有效利用傳輸線路，對(duì)多個(gè)話路PCM信號(hào)進(jìn)行

時(shí)分復(fù)用782.0488.44834.368139.264564.9921.5446.31244.736274.1761.5446.31232.06497.728397.20064kbpsJ1E1T1J2E2T2J3E3T3J4E4T4J5E5x30x24x24x4x4x4x4x7x5x4x6x3x4x4歐洲北美日本三大數(shù)字體系-T\E\J標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

79PCM數(shù)字傳輸系統(tǒng)問(wèn)題：

-速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一-精確同步傳輸沒(méi)有實(shí)現(xiàn)SONET/SDH解決：SONET/SDH標(biāo)準(zhǔn)推出

-統(tǒng)一速率標(biāo)準(zhǔn)

-實(shí)現(xiàn)精確同步

-都采用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

80速率體系SONET-標(biāo)準(zhǔn)北美、日本每125us發(fā)送810字節(jié)數(shù)據(jù)（STS-1/OC-1）SONET基本帶寬=810*8bits/125us=51.84Mbps（相當(dāng)于T3/E3）SDH基本帶寬=155.52Mbps（相當(dāng)于OC-3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：數(shù)字傳輸系統(tǒng)

SDH-標(biāo)準(zhǔn)STM-1歐洲、中國(guó)對(duì)電信號(hào)STS-1對(duì)光信號(hào)

OC-1

三大數(shù)字體系在STM-1獲得統(tǒng)一!!81寬帶接入技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：寬帶接入技術(shù)

82ADSL用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶業(yè)務(wù)把0~4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而

把原來(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用DSL就是數(shù)字用戶線，前綴x表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案;A表示非對(duì)稱的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：寬帶接入技術(shù)

83ADSL特點(diǎn)上行和下行帶寬不對(duì)稱上行指從用戶到ISP，而下行指從ISP到用戶ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器ADSL調(diào)制解調(diào)器目前采用離散多音調(diào)DMT調(diào)制技術(shù)“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：寬帶接入技術(shù)

84DMT頻譜劃分…頻譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~1100計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：寬帶接入技術(shù)

DMT調(diào)制技術(shù)采用頻分復(fù)用方法1、把40kHz以上一直到1.1MHz的高端頻譜劃分為許多的子信道，一部分用于上行信道，一部分用于下行信道2、每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬ADSL的數(shù)據(jù)率由于用戶線的具體條件往往相差很大，當(dāng)ADSL啟動(dòng)時(shí)，用戶線兩端的ADSL調(diào)制解調(diào)器就測(cè)試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個(gè)頻率上測(cè)試信號(hào)的傳輸質(zhì)量，以確定采用什么調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。——自適應(yīng)ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。對(duì)于質(zhì)量很差的用戶線甚至無(wú)法開(kāi)通ADSL?！M力而為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.物理層：寬帶接入技術(shù)

ADSL的組成ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線

電話分離器

區(qū)域?qū)拵ЬW(wǎng)至ISP居民家庭基于ADSL的接入網(wǎng)端局或遠(yuǎn)端站DSLAM至本地電話局PSPS數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM(DSLAccessMultiplexer)接入端接單元ATU(AccessTerminationUnit)ATU-C（C代表端局CentralOffice）A