聊大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)物理層

第二章物理層物理層（physicallayer）與傳輸媒體的接口，完成傳輸媒體上的信號(hào)與二進(jìn)制數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換物理接口上發(fā)送或接收的是一串以某種規(guī)則表示的二進(jìn)制的數(shù)據(jù)物理層定義是接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能和過程特性等例如：插頭、插座的幾何尺寸，每根引腳的功能定義，信號(hào)的編碼方式等等數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)1、傅里葉分析2、帶寬有限的信號(hào)3、信道的最大數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)信號(hào)的傅里葉分析傅里葉級(jí)數(shù)：任何正常周期為T的函數(shù)g(t),都可由（無限個(gè)）正弦和余弦函數(shù)合成：其中，f=1/T是基頻，an和bn稱為正弦和余弦函數(shù)的n次諧波的振幅通過傅里葉變換，可以得到時(shí)間的原始函數(shù)有關(guān)的幾個(gè)基本概念模擬通信：利用正弦波的幅度、頻率或相位的變化，或者利用脈沖的幅度、寬度或位置變化來模擬原始信號(hào)，以達(dá)到通信的目的。允許一定范圍內(nèi)的失真。數(shù)字通信：用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸消息，或用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。不允許任何失真。數(shù)據(jù)通信：借助于電信號(hào)或光信號(hào)通過傳輸路線，在發(fā)送端和接受端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸。帶寬有限的信號(hào)

任何實(shí)際的模擬信道所能傳輸?shù)男盘?hào)的頻率都有一定的范圍，稱之為該信道通頻帶的寬度或稱為帶寬信道的帶寬是由傳輸媒體和有關(guān)的附加設(shè)備與電路的頻率特性綜合決定的基帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)。圖1（a）一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)與它的平方根傅里葉振幅；（b）--（e）逐漸接近原始信號(hào)信道的最大數(shù)據(jù)速率信道：信號(hào)的傳輸媒體及有關(guān)的設(shè)備如中繼器等。其作用是提供一段頻率讓信號(hào)通過，同時(shí)又給信號(hào)加以限制和損害。信噪比：信號(hào)功率與噪聲功率的比值圖1左邊是八位二進(jìn)制數(shù)位編碼01100010的數(shù)字信號(hào)波形，圖1右邊是該波形函數(shù)按傅里葉級(jí)數(shù)展開后各次諧波的均方根振幅。由圖可見，信道的帶寬越寬，則它傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)失真越小。反之，若信道的帶寬是固定的，則用它來直接傳輸數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)速率越高則失真越大奈奎斯特公式

對(duì)于一個(gè)帶寬為H的連續(xù)信號(hào)，如果要對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化，采樣速度為2H。無噪聲帶寬為H的有限帶寬信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率：

L表示任何給定時(shí)刻數(shù)字信號(hào)可能取的離散值的個(gè)數(shù)。C則是該信道最大的數(shù)據(jù)速率。例：若某信道帶寬為4kHz，任何時(shí)刻數(shù)字信號(hào)可取0、1、2和3四種電平之一（即L＝4），則最大數(shù)據(jù)速率為：香農(nóng)公式

香農(nóng)則進(jìn)一步研究了受噪聲（服從高斯分布）干擾的信道的情況，給出了香農(nóng)公式：S表示信號(hào)功率，N為噪聲功率，S/N則為信噪比（該比率表示成對(duì)數(shù)形10log10（S/N），對(duì)數(shù)的取值單位稱為分貝（Decibel，記為dB）。

例：信噪比為30dB、帶寬為4000Hz的信道最大的數(shù)據(jù)速率為：傳輸介質(zhì)導(dǎo)向傳輸介質(zhì)：磁介質(zhì)、雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)：無線電、微波、衛(wèi)星、移動(dòng)通訊等傳輸介質(zhì)導(dǎo)向傳輸介質(zhì)雙絞線同軸電纜非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)空氣：無線電、微波、衛(wèi)星、移動(dòng)通訊光纖雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線按照規(guī)則絞合在一起。內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套同軸電纜由硬的銅芯和外面包上的一層絕緣材料組成。絕緣材料外面是一層密織的網(wǎng)狀圓柱導(dǎo)體，外層導(dǎo)體再覆蓋上一層保護(hù)塑料外套。光纖的芯由玻璃構(gòu)成的，傳輸光信號(hào)玻璃光纖：外包層是玻璃，損耗小成本高，用于遠(yuǎn)距離寬帶傳輸。塑料光纖：外包層是塑料，損耗大成本低，用于近距離寬帶傳輸。無線傳輸所使用的頻段很廣通過大氣傳輸。可以解決有線傳輸介質(zhì)難以架設(shè)的問題，如通過高山或島嶼等環(huán)境。人們現(xiàn)在已經(jīng)利用了無線電、微波、紅外線等進(jìn)行通信。衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星作中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)，衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制。一個(gè)同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的三分之一以上表面，三個(gè)這樣的衛(wèi)星可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域，這樣，地球上的各個(gè)地面站之間都可以互相通信了。衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)是容量大，距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)是傳播延遲時(shí)間長(zhǎng)。數(shù)字調(diào)制調(diào)制——把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過程。解調(diào)——把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程。數(shù)字調(diào)制——以數(shù)字信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)的調(diào)制技術(shù)。一般采用正弦波作為載波，這種數(shù)字調(diào)制又稱為載波鍵控。基帶信號(hào)——由信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)?；鶐鬏敗盘?hào)的傳輸占有傳輸介質(zhì)上從零到最大值之間的全部頻率，而最大頻率則取決于信令速率。通帶傳輸——信號(hào)占據(jù)了以載波信號(hào)頻率為中心的一段頻帶。調(diào)制與解調(diào)編碼解碼數(shù)字信號(hào)發(fā)送方接收方調(diào)制解調(diào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)發(fā)送方接收方編碼與解碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)載波數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)

信號(hào)傳輸

基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。

最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。對(duì)基帶數(shù)字信號(hào)的幾種調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相在數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼方式中，通信的源端和目的端所發(fā)出和接收的以及中間介質(zhì)所傳輸?shù)亩际翘兊臄?shù)字信號(hào)。具體用什么樣的數(shù)字信號(hào)表示0以及用什么樣的數(shù)字信號(hào)表示1就是所謂的編碼。編碼的規(guī)則可以有多種，原則上只要能有效的把1和0區(qū)分開就行。不歸零（NRZ）碼是發(fā)送數(shù)字信號(hào)最常用和最簡(jiǎn)單的方法，它用負(fù)電壓表示一種二進(jìn)制值，正電壓表示另一種二進(jìn)制值，又稱不歸零電平編碼（NRZ-L）。NRZ碼的一種變形是NRZI碼，即“1”反相的不歸零碼。與NRZ-L相同，NRZI在比特時(shí)間內(nèi)為一恒定電壓脈沖。數(shù)據(jù)本身按1個(gè)比特時(shí)間的開始有無信號(hào)變遷來編碼。有變遷（低到高或高到低）表示該1比特時(shí)間為二進(jìn)制“1”，無變遷表示二進(jìn)制“0”。在曼徹斯特編碼中，每比特期間中央有一變遷。這一比特中間的變遷可用作時(shí)鐘，也可用于表示數(shù)據(jù)：高到低的變遷表示“1”，低到高的變遷表示“0”。其主要缺點(diǎn)在于需要兩倍于NRZ編碼的帶寬。波特與比特率的關(guān)系波特率信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)用于描述載波(Carrier)信號(hào)比特率信號(hào)每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)與信號(hào)的狀態(tài)數(shù)有關(guān)兩者的關(guān)系V為采樣值的量化等級(jí)。波特率和比特率，兩者之間的差別在于每次采樣的量化值。V=2，波特率=比特率V=4，2波特率=比特率比特率=log2V*波特率

兩個(gè)容易混淆的概念通帶傳輸三種常用的調(diào)制技術(shù)（二元制調(diào)制）：幅移鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)頻移鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)相移鍵控PSK(PhaseShiftKeying)基本原理：用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波的不同參量進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行波形變換（頻譜變換）。

載波S(t)=Acos(t+)

調(diào)制就是使A、或隨數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。S(t)的參量包括：幅度A、頻率、初相位幅移鍵控ASK：用載波的兩個(gè)不同振幅表示0和1頻移鍵控FSK：用載波的兩個(gè)不同頻率表示0和1相移鍵控PSK：用載波的起始相位的變化表示0和100110100010ASKFSKPSK多路復(fù)用復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道。多路復(fù)用：把許多信號(hào)在單一的傳輸線路上用單一的傳輸設(shè)備進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。采用多路復(fù)用技術(shù)把多個(gè)信號(hào)組合在一條物理線纜上傳輸，在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)可大大節(jié)省線纜的安裝和維護(hù)費(fèi)用。共享信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用(a)不使用復(fù)用技術(shù)(b)使用復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用在物理信道能夠提供比單路原始信號(hào)寬的多的帶寬的情況下，我們就可以把該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)和傳輸?shù)膯温沸盘?hào)帶寬相同或稍微寬點(diǎn)的子信道，每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào)。這就是頻分多路復(fù)用。多路的原始信號(hào)在頻分復(fù)用前，首先要通過頻譜搬移把各路信號(hào)的頻譜搬移到物理信道的不同頻譜段上，這可以通過在頻率調(diào)制時(shí)采用不同的載波來實(shí)現(xiàn)。時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（TDM）就是將一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片輪流的給多個(gè)信號(hào)源使用，每個(gè)時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)源占用，而不像頻分復(fù)用那樣同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號(hào)。同步時(shí)分多路復(fù)用：指時(shí)分方案中的時(shí)間片是分配好的，而且是固定不變的，輪流占用，而不管某個(gè)信息源是否真的有信息要發(fā)送。這樣時(shí)間片與信息源是固定對(duì)應(yīng)的，或者說各種信息源的傳輸定時(shí)是同步的。在接收端，根據(jù)時(shí)間片序號(hào)便可判斷是哪一路信息，因而便可送往相應(yīng)的目的地。異步時(shí)分多路復(fù)用：允許動(dòng)態(tài)地分配傳輸介質(zhì)的時(shí)間片。這樣便可以大大減少時(shí)間片的浪費(fèi)。由于在接收端無法根據(jù)時(shí)間片的序號(hào)來判斷接收的是哪一路信息源的信息，因此需要在所傳輸?shù)男畔⒅袔в邢鄳?yīng)的信息。同步時(shí)分與異步時(shí)分碼分多路復(fù)用各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)。每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit稱為碼片序列如發(fā)送比特1，則發(fā)送自己的mbit碼片序列。如發(fā)送比特0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。

例如，S站的8bit碼片序列是00011011。發(fā)送比特1時(shí)，就發(fā)送序列00011011，發(fā)送比特0時(shí)，就發(fā)送序列11100100。S站的碼片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交。在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。令向量S表示站S的碼片向量，令T表示其他任何站的碼片向量。兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)都是0：令向量S為(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T為(–1–1+1–1+1+1+1–1)。把向量S和T的各分量值代入上式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1。一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是–1。正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性工作原理S站的碼片序列S110ttttttm

個(gè)碼片tS站發(fā)送的信號(hào)SxT站發(fā)送的信號(hào)Tx總的發(fā)送信號(hào)Sx+Tx規(guī)格化內(nèi)積S

Sx規(guī)格化內(nèi)積S

Tx數(shù)據(jù)碼元比特接收端對(duì)指定的最高頻率，傳輸帶寬是有限的波特率：信號(hào)變化的次數(shù)（每秒采樣的次數(shù)）比特率：數(shù)據(jù)傳輸速率bps(每秒能傳輸多少個(gè)比特)如果信號(hào)分為2級(jí)：0、1，則波特率=比特率如果信號(hào)分為8級(jí)：0、1、2、3、4、5、6、7則一次信號(hào)變化（一次采樣）可表示3bit如信號(hào)分為V級(jí)，則比特率=log2V波特率假如設(shè)：波特率=比特率=bbps

那么：發(fā)送8bit(一個(gè)字節(jié))需要T=8/b秒，因而基頻f=1/T=b/8HZ如：截止頻率為F則：最大的諧波次數(shù)n滿足nf<=F，即：n<=F/f=8F/b當(dāng)截止頻率F為3000Hz時(shí),2個(gè)量化等級(jí)傳輸速率與頻率和信號(hào)的等級(jí)有關(guān)奈奎斯特定理在無噪聲信道中，當(dāng)帶寬為HHz,信號(hào)電平為L(zhǎng)級(jí)，則：數(shù)據(jù)傳輸速率（信號(hào)電平為L(zhǎng)級(jí)，在二進(jìn)制中，僅為0,1兩個(gè)級(jí)）即：以每秒高于2H次的速率對(duì)線路采樣是沒有意義的（根據(jù)采樣定理超過2H采樣到的信號(hào)就是重復(fù)的），因?yàn)楦哳l分量已被濾波器濾掉無法再恢復(fù)。香農(nóng)公式

香農(nóng)則進(jìn)一步研究了受噪聲（服從高斯分布）干擾的信道的情況，給出了香農(nóng)公式：S表示信號(hào)功率，N為噪聲功率，S/N則為信噪比（該比率表示成對(duì)數(shù)形10log10（S/N），對(duì)數(shù)的取值單位稱為分貝（Decibel，記為dB）。信噪比（dB）=

10log10（S/N）如：信噪比為30dB,則S/N=1000奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系.香農(nóng)定理則描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信噪比之間的關(guān)系.如果一直都有隨即熱噪聲產(chǎn)生的話，那么這個(gè)信道就是一直活動(dòng)的狀態(tài)，所謂就是你一直在占用。如果沒有的話，你就要重新建立連接傳輸了，重新建立連接的話會(huì)收到各個(gè)方面的影響導(dǎo)致可能建立的傳輸信道不夠多或者不夠廣，所以重新建立傳輸?shù)男诺赖淖畲髠鬏斔俾示蜎]有熱噪的傳輸速率大了。公共電話交換網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)是基于標(biāo)準(zhǔn)電話線路的電路交換服務(wù)，這是一種最普遍的傳輸服務(wù)，往往用來作為連接遠(yuǎn)程端點(diǎn)的連接方法，比較典型的應(yīng)用有遠(yuǎn)程端點(diǎn)和本地局域網(wǎng)（LAN）之間互連、遠(yuǎn)程用戶撥號(hào)上網(wǎng)和用作專用線路的備份線路。非對(duì)稱數(shù)字用戶線ADSL是一種非對(duì)稱的DSL技術(shù)，所謂非對(duì)稱是指用戶線的上行速率與下行速率不同，上行速率低，下行速率高，特別適合傳輸多媒體信息業(yè)務(wù)，如視頻點(diǎn)播（VOD）、多媒體信息檢索和其他交互式業(yè)務(wù)。ADSL在一對(duì)銅線上支持上行速率512Kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，有效傳輸距離在3～5公里范圍以內(nèi)。其特點(diǎn)為：上行和下行帶寬做成不對(duì)稱的。上行指從用戶到ISP(互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商)，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。電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（a）全連通網(wǎng)絡(luò)（b）中心交換網(wǎng)絡(luò)（c）兩層體系網(wǎng)絡(luò)端局是指擁有信令點(diǎn)的電話局，一般設(shè)置在縣局及市局。端局就是直接下掛用戶或者直接撥入（DID局）的交換機(jī)。匯接局又叫市話匯接局，在本地網(wǎng)中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接端局之間（也可匯接各端局至長(zhǎng)途局）話務(wù)的交換中心稱為市話匯接局。若有的匯接局還負(fù)責(zé)疏通用戶的來、去業(yè)務(wù)，即兼有端局功能，則稱為混合匯接局。每個(gè)端局都有一些出境線路連接到一個(gè)或多個(gè)附近的交換中心，這些交換中心稱長(zhǎng)途局公共電話交換網(wǎng)PSTN公共交換電話網(wǎng)是基于標(biāo)準(zhǔn)電話線路的電路交換服務(wù)，這是一種最普遍的傳輸服務(wù)，往往用來作為連接遠(yuǎn)程端點(diǎn)的連接方法，比較典型的應(yīng)用有遠(yuǎn)程端點(diǎn)和本地局域網(wǎng)（LAN）之間互連、遠(yuǎn)程用戶撥號(hào)上網(wǎng)和用作專用線路的備份線路。通常的計(jì)算機(jī)通過MODEM撥號(hào)上網(wǎng)，就是通過電話系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸電話系統(tǒng)的樹狀結(jié)構(gòu)每個(gè)電話完全互聯(lián)是不可能的，所以一般為樹狀結(jié)構(gòu)一級(jí)中心：國(guó)家級(jí)中心二級(jí)中心：省、直轄市中心三級(jí)中心：區(qū)、縣級(jí)中心四級(jí)中心：區(qū)內(nèi)（本地）交換局電話系統(tǒng)的數(shù)字化趨勢(shì)與模擬傳輸相比，數(shù)字傳輸具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是因?yàn)樗恍枰衲M傳輸那樣經(jīng)過一系列放大器之后必須精確地還原出模擬波。對(duì)數(shù)字傳輸而言，只需接收方能夠正確地區(qū)分出比特0和比特1就足夠了。所以電話系統(tǒng)數(shù)字化是發(fā)展趨勢(shì)。電話系統(tǒng)由三部分組成：本地回路：雙絞線，模擬傳輸主干線：交換局間的光纜，數(shù)字傳輸交換局：交換設(shè)備，交換技術(shù)本地回路電話系統(tǒng)中的電話局間都已采用光纜連接并大多已實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸internet是在電話系統(tǒng)上的，所以必須實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，并且應(yīng)用對(duì)帶寬的需求也將對(duì)本地回路的信道復(fù)用提出要求internet通過本地回路的接入方法接入計(jì)算機(jī)間傳輸時(shí)，信號(hào)要經(jīng)過多次變換：數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬→數(shù)字脈沖編碼調(diào)制--PCM在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號(hào)是對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（Pulse-codemodulation），即脈沖編碼調(diào)制。PCM以采樣定理為基礎(chǔ)采樣定理：如果在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以有效信號(hào)f(t)最高頻率的二倍或二倍以上的速率對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣，則這些采樣值中包含了全部原始信號(hào)信息MODEM調(diào)制解調(diào)器俗稱“貓”，它是不同計(jì)算機(jī)之間借助電話線實(shí)現(xiàn)互相通信（比如接入互聯(lián)網(wǎng)）的必備裝置。計(jì)算機(jī)內(nèi)的信號(hào)是由“0”、“1”字符串組成的數(shù)字信號(hào)，而電話線中只能傳輸波形模擬信號(hào)。要通過電話線實(shí)現(xiàn)電腦間的數(shù)據(jù)傳輸就必須要進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換。調(diào)制解調(diào)器就是完成這個(gè)轉(zhuǎn)換工作的設(shè)備。MODEM包括調(diào)制和解調(diào)兩個(gè)功能在發(fā)送端，調(diào)制解調(diào)器把計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號(hào)后送給電話線傳輸，此過程稱為調(diào)制。在接收端，調(diào)制解調(diào)器把電話線傳輸過來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送給計(jì)算機(jī)處理，此過程稱之為解調(diào)。常用的調(diào)制解調(diào)器接口有RS-232、RS-449DSL數(shù)字用戶線路使用常規(guī)的電話線路，本地局端的濾波器將限制帶寬為4kHz,但本地回路通常采用的是3類UTP（非屏蔽雙絞線),帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4kHz如局端濾波器的限制策略為按需可調(diào)，則給定的帶寬可增加高于4kHz的服務(wù)稱為帶寬服務(wù)根據(jù)對(duì)上行、下行線路不同的限制有多種不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱線路：HDSL（高速率數(shù)字用戶線路）：1.544~2.048Mbps,2/4對(duì)雙絞線，3~4kmSDSL（對(duì)稱數(shù)字用戶線路）：1.544~2.048Mbps,1對(duì)雙絞線，3km非對(duì)稱線路：VDSL（高速數(shù)字用戶環(huán)路）上行13~52Mbps,下行1.5~2.3Mbps，1對(duì)雙絞線ADSL（非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路）上行64k~1Mbps,下行512k~8Mbps,1對(duì)雙絞線同步數(shù)字體系SDH早期的數(shù)字傳輸系統(tǒng)與設(shè)備在運(yùn)行過程中暴露出固有的弱點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸速率不標(biāo)準(zhǔn)，存在T1與E1兩個(gè)互不兼容的標(biāo)準(zhǔn)；光設(shè)備接口不規(guī)范，沒有國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各個(gè)廠家使用自己標(biāo)準(zhǔn)；數(shù)據(jù)傳輸速率不斷提高解決復(fù)用系統(tǒng)中的同步問題困難較大。SDH的主要技術(shù)特點(diǎn)統(tǒng)一了T1載波與E1載波的兩大不同的數(shù)字速率體系，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)；SDH網(wǎng)還有兼容光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI、分布隊(duì)列雙總線DQDB,以及ATM（異步傳輸模式）信元；采用同步復(fù)用方式，各種不同等級(jí)的碼留在幀結(jié)構(gòu)負(fù)荷內(nèi)的排列是有規(guī)律的，降低了復(fù)用設(shè)備的復(fù)雜性；SDH幀結(jié)構(gòu)增加的網(wǎng)絡(luò)管理字節(jié)，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)管理能力；標(biāo)準(zhǔn)的開放型光接口可以在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)不同公司光接口設(shè)備的互連，降低了組網(wǎng)成本。同步光纖網(wǎng)SONET同步光纖網(wǎng)的概念是由美國(guó)貝爾通信研究所首先提出；設(shè)計(jì)同步光纖網(wǎng)的目的是解決光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范問題，定義同步傳輸?shù)木€路速率的等級(jí)體系，以使不同的廠家的產(chǎn)品可以互聯(lián)，從而能夠建立大型的光纖網(wǎng)絡(luò)；1988年ITU-T（國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織）接受了SONET的概念，并重新命名為同步數(shù)字體系SDH，使之不僅僅適用于光纖，也適用于微波和衛(wèi)星傳輸，成為通用性技術(shù)體制；ITU-T對(duì)SDH的速率、復(fù)用幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用設(shè)備、線路系統(tǒng)、光接口、網(wǎng)絡(luò)管理和信息模型等進(jìn)行了定義，確立了作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的同步數(shù)字體系SDH。SONET總結(jié)

SONET速率標(biāo)準(zhǔn)是以STS-1（同步傳輸信號(hào)-1）速率51.840Mbps為基礎(chǔ)的，而SDH速率標(biāo)準(zhǔn)是以STM-1（同步傳輸模塊）速率155.520Mb/s為基礎(chǔ)的；更高等級(jí)的速率標(biāo)準(zhǔn)STM-N是將STM-1同步復(fù)用而成；4個(gè)STM-構(gòu)成STM-4(622.080Mbps)16個(gè)STM-1構(gòu)成STM-16(2448.320Mbps,即2.5Gb/s)64個(gè)STM-1構(gòu)成STM-64(約10Gbps)同步光纖網(wǎng)SONET與同步數(shù)字體系SDH早期時(shí)分多路復(fù)用（TDM）設(shè)備是專用的，并且各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的TDM標(biāo)準(zhǔn)不同。1985年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首先提出了同步光纖網(wǎng)(SONET)的概念，解決光接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范問題ITU-T在SONET的基礎(chǔ)上制定同步數(shù)字體系（SDH）標(biāo)準(zhǔn)，從而統(tǒng)一了國(guó)際通信傳輸速率、接口標(biāo)準(zhǔn)體制。SDH標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于光纖傳輸系統(tǒng)，也適用于微波與衛(wèi)星傳輸體系。交換技術(shù)電路交換（傳統(tǒng)電話）報(bào)文交換（電報(bào)）分組交換（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用）電路交換（電話）在數(shù)據(jù)傳輸前，必須建立一條端到端的通路，稱為連接，其中可能穿越多個(gè)交換局，每個(gè)交換局都必須提供連接一旦建立連接，整個(gè)通路將被獨(dú)占，數(shù)據(jù)傳輸無額外延時(shí)，數(shù)據(jù)中無需包含目的地址線路的利用率較低建立連接時(shí)間長(zhǎng)，因連接建立時(shí)沖突概率高報(bào)文交換（電報(bào)）無論數(shù)據(jù)傳輸過程要跨越多少個(gè)交換局（一般為路由器），只要下一站不忙，該數(shù)據(jù)即送至下一站數(shù)據(jù)的傳輸不需要建立連接，數(shù)據(jù)的傳輸是一站一站往下送，所以數(shù)據(jù)中必須包含目的地址，采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制線路的利用率較高數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能延時(shí)較大，且不可估計(jì)每個(gè)中間站點(diǎn)都必須有足夠大的緩存，但由于報(bào)文大小不定，所以緩存通常設(shè)置在硬盤中分組交換與報(bào)文交換相似，只是將報(bào)文分為若干個(gè)定長(zhǎng)的分組，每個(gè)分組為一個(gè)子報(bào)文且相互獨(dú)立數(shù)據(jù)中必須包含目的地址采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制線路的利用率較高數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能延時(shí)較大，且不可估計(jì)每個(gè)中間站點(diǎn)必須有緩存，但由于報(bào)文大小固定，所以緩存通常在內(nèi)存中設(shè)置接收分組和發(fā)送分組的順序可能不一致，并且可能還需要重組交換技術(shù)圖示移動(dòng)電話系統(tǒng)高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS）GSM全球移動(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)電話：數(shù)字語音和數(shù)據(jù)社區(qū)電視系統(tǒng)社區(qū)電視系統(tǒng)的特點(diǎn)覆蓋面很大，系統(tǒng)之間用光纜連接傳播單向電視信號(hào)的一個(gè)共享系統(tǒng)用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，帶寬可達(dá)750MHz作為Internet接入的可能性數(shù)據(jù)的雙向傳輸用戶端的CableMODEMHFC--混合光纖電纜系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的綜合數(shù)字服務(wù)寬帶網(wǎng)接入技術(shù)。HFC通常由光纖干線、同軸電纜支線和用戶配線網(wǎng)絡(luò)三部分組成，從有線電視臺(tái)出來的節(jié)目信號(hào)先變成光信號(hào)在干線上傳輸；到用戶區(qū)域后把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)分配器分配后通過同軸電纜送到用戶。它與早期CATV（有線電視）同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的不同之處主要在于，在干線上用光纖傳輸光信號(hào)，在前端需完成電—光轉(zhuǎn)換，進(jìn)入用戶區(qū)后要完成光—電轉(zhuǎn)換。HFC中的頻譜分配HFC保留了原有的電視機(jī)（TV）及調(diào)頻（FM）的廣播功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的非對(duì)稱雙向傳輸，以作為Internet的接入42~54M頻段保留，凡高于此頻段的都是下行信號(hào)，低于此頻段的都是上行信號(hào)，其實(shí)，此頻段是一隔離帶HFC中的頻譜分配每個(gè)下行信道占用6~8MHz用模擬方式傳輸，常用的調(diào)制方法是QAM-64(正交幅度調(diào)制即QAM)，對(duì)質(zhì)量特別好的信道也可用QAM-256對(duì)6MHz信道，可用的數(shù)據(jù)傳輸率為36Mbps，去掉一些額外開銷，一般為27Mbps上行信道質(zhì)量較差，一般用QPSK（正交相移鍵控）攜帶2位信息CableMODEMC