計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-謝希仁-第2章-物理層

2.1物理層的基本概念2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)2.3物理層下面的傳輸媒體2.4信道復(fù)用技術(shù)2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術(shù)第2章物理層2.1物理層的基本概念

物理層是OSI體系結(jié)構(gòu)中的最低一層。它向上毗鄰數(shù)據(jù)鏈路層，向下干脆與傳輸介質(zhì)相連接。它起著數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸介質(zhì)之間的邏輯接口作用。物理層為傳送二進(jìn)制比特流數(shù)據(jù)而激活、維持、釋放物理連接所供應(yīng)的機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備和傳輸介質(zhì)的種類繁多，而通信手段也越來(lái)越豐富，物理層在數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸介質(zhì)之間起了屏蔽和隔離作用，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這些差異，這樣就可以使數(shù)據(jù)鏈路層只須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)具體的傳輸媒體是什么。2.1物理層的基本概念

機(jī)械特性指明接口所用接線器的形態(tài)和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。過(guò)程特性指明對(duì)于不同功能的各種可能事務(wù)的出現(xiàn)依次。

物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)

基本術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)——從數(shù)據(jù)通信的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)可以被定義為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的任何有意義的實(shí)體。運(yùn)輸消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——是數(shù)據(jù)的一種電磁編碼或光編碼。是數(shù)據(jù)傳輸中的一種表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)傳輸——是指通過(guò)傳輸信道以電信號(hào)(或光信號(hào))的形式把數(shù)據(jù)從一端傳遞到另一端的過(guò)程。通信——利用電子等技術(shù)手段，借助電(或光)信號(hào)實(shí)現(xiàn)從某一端(常稱為信源端或發(fā)送端)向另一端(常稱為信宿端或接收端)進(jìn)行信息的有效傳遞和交換。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)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)輸入漢字顯示漢字?jǐn)?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PC機(jī)2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)信息源(簡(jiǎn)稱信源)的作用是把待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如電話系統(tǒng)中的電話機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的終端或計(jì)算機(jī)等都可看成是信源。信道是信號(hào)傳輸?shù)耐?，信道中自然?huì)疊加上噪聲。信宿(也稱受信者或接收終端)是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息，如電話機(jī)將對(duì)方傳來(lái)的電信號(hào)還原成了聲音，終端或計(jì)算機(jī)將對(duì)方傳來(lái)的電信號(hào)還原成文本數(shù)據(jù)或圖像數(shù)據(jù)等。2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)有關(guān)信道的基本概念通信方式是指數(shù)據(jù)在信道上傳輸所實(shí)行的方式。通常有三種分類方法，按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)囊来畏譃椋捍袀鬏敽筒⑿袀鬏敚话磾?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞椒譃椋和絺鬏敽彤惒絺鬏?；按?shù)據(jù)傳輸?shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系分為：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工傳輸。單向通信（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。雙向交替通信（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(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)返回2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)返回2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)基帶信號(hào)和帶通信號(hào)基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來(lái)自信源的信號(hào)。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)?；鶐盘?hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而很多信道并不能傳輸這種低頻重量或直流重量。因此必需對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)，即變換基帶信號(hào)的波形，稱為基帶調(diào)制，或編碼。帶通信號(hào)——把基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過(guò)信道），并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以便在模擬信道中傳輸。而運(yùn)用載波的調(diào)制稱為帶通調(diào)制。2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)常用的編碼方式1000100111比特流不歸零制歸零制曼徹斯特差分曼徹斯特2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)基本的帶通調(diào)制方法調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變更。例如，0和1分別對(duì)應(yīng)于無(wú)載波或有載波。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變更。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變更。為了達(dá)到更高的信息傳輸速率，必需接受技術(shù)上更為困難的多元制的振幅相位混合調(diào)制方法。例如，正交振幅調(diào)制QAM。2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)基本的帶通調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相信道的極限容量任何實(shí)際的信道都不是志向的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)峻。有失真，但可識(shí)別實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形失真大，無(wú)法識(shí)別

發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的志向條件下，為了避開(kāi)碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模駝t就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問(wèn)題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不行能。假如信道的頻帶越寬，也就是能夠通過(guò)的信號(hào)高頻重量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。奈奎斯特準(zhǔn)則：二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬W（W=f，單位Hz）的關(guān)系為Rmax=2·f（bps）(1)信道能夠通過(guò)的頻率范圍限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有兩個(gè):2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)(2)信噪比限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有兩個(gè):香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，信道的極限信息傳輸速率Rmax可表達(dá)為

Rmax=Wlog2(1+S/N)bps

W為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的隨機(jī)噪聲功率。S/N為信噪比

信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就確定可以找到某種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不行能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率Rmax也就沒(méi)有上限。實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。香農(nóng)公式表明對(duì)于頻帶寬度已確定的信道，假如信噪比不能再提高了，并且碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值，那么還有方法提高信息的傳輸速率。這就是用編碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量。留意：2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)讓每個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量?？捎谜穹{(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制。編碼【舉例】假定基帶信號(hào)是：101011000110111010….假如干脆發(fā)送，每個(gè)碼元攜帶的信息量是1bit。假如通過(guò)相位調(diào)制，用相位ψ0表示000，ψ1表示001，ψ2表示010，ψ3表示011，ψ4表示100，ψ5表示101，ψ6表示110，ψ7表示111。那么剛才的18個(gè)碼元可轉(zhuǎn)換為6個(gè)新碼元進(jìn)行發(fā)送：101011000110111010….=ψ5ψ3ψ0ψ6ψ7ψ2…若以同樣速率發(fā)送碼元，則相同時(shí)間內(nèi)所發(fā)送的信息量就提高到3倍。比如：信號(hào)發(fā)送速率為2000b/s，經(jīng)過(guò)以上8種相位調(diào)制后，可獲得相當(dāng)于多大的最高發(fā)送率？2000b/s*3=6000b/s2.2數(shù)據(jù)通信的基本學(xué)問(wèn)

傳輸介質(zhì)就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。傳輸介質(zhì)可以分為兩大類：有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸介質(zhì)，或引導(dǎo)型傳輸媒體或非引導(dǎo)型傳輸媒體。2.3傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)的特性物理特性：傳輸媒體的材質(zhì)特性（物質(zhì)構(gòu)成、機(jī)械特性、溫度性能、化學(xué)性能、幾何尺寸、物理性質(zhì)）傳輸特性：傳輸容量、傳輸頻率范圍、衰減特性連通性：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)？多點(diǎn)連接地理范圍：不用中間設(shè)備并將失真限制在允許范圍內(nèi)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所允許的最大距離?？垢蓴_性：反抗噪音、電磁干擾相對(duì)價(jià)格：線路+元件+安裝+維護(hù)=？線路運(yùn)用方面：1條？多條？定時(shí)、同步；限制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)、定時(shí)信號(hào)怎么區(qū)分？

雙絞線

有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

雙絞線RJ-45和AUIAttachmentUnitInterface

屏蔽雙絞線STP

無(wú)屏蔽雙絞線UTP有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

錯(cuò)誤制作的RJ-45頭正確制作的RJ-45頭568A：白橙／橙／白綠／藍(lán)／白藍(lán)／綠／白棕／棕

568B：白綠／綠／白橙／藍(lán)／白藍(lán)／橙／白棕／棕

雙絞線的制作主要運(yùn)用1991年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA和電信行業(yè)協(xié)會(huì)TIA聯(lián)合發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-568有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

同軸電纜50同軸電纜75同軸電纜有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

服務(wù)器客戶機(jī)客戶機(jī)客戶機(jī)BNCT型連接器

終端電阻終端電阻2.3傳輸介質(zhì)

光纜有線介質(zhì)特點(diǎn)：抗干擾實(shí)力強(qiáng)低損耗寬頻帶高速率低誤碼率平安性好體積小重量輕輸入脈沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖2.3傳輸介質(zhì)

有線介質(zhì)2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)—非引導(dǎo)性傳輸媒體電信領(lǐng)域運(yùn)用的電磁波的頻譜2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)無(wú)線傳輸所運(yùn)用的頻段很廣。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。微波信號(hào)沒(méi)有繞射功能，兩個(gè)微波信號(hào)只能在可視狀況下才能正常接收,大氣對(duì)微波信號(hào)的吸取與散射影響較大。地面微波接力通信衛(wèi)星通信2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)微波接力通信模型2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：

微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大因?yàn)楣I(yè)干擾和自然干擾對(duì)微波通信小，因而傳輸質(zhì)量較高與同容量和長(zhǎng)度的電纜載波通信比較，建設(shè)投資少，見(jiàn)效快，易于跨越山區(qū)江河缺點(diǎn)：相鄰站之間必需直視，不能有障礙物微波的傳播有時(shí)也會(huì)受到惡劣氣候的影響與電纜通信系統(tǒng)相比，它的隱藏性和保密性較差對(duì)大量中繼站的運(yùn)用和維護(hù)要耗費(fèi)較多的人力和物力2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)

衛(wèi)星通信是在地球站之間利用位于約3萬(wàn)6千公里高空的人造同步地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。2.3傳輸介質(zhì)

無(wú)線介質(zhì)衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無(wú)關(guān)。和微波接力通信相像，衛(wèi)星通信的頻帶很寬，通信容量很大，信號(hào)所受到的干擾也較小，通信比較穩(wěn)定。衛(wèi)星通信特別適合于廣播通信，因?yàn)樗母采w面很廣。但從平安方面考慮，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的保密性是較差的。2.4信道復(fù)用技術(shù)

復(fù)用是通信技術(shù)中的基本概念。是指在發(fā)送端將多路低速信號(hào)合并成一路高速信號(hào)，在一條高速信道上傳輸，在接收端在分解成多路低速信號(hào)。共享信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2復(fù)用分用不使用復(fù)用技術(shù)使用復(fù)用技術(shù)在進(jìn)行通信時(shí)，復(fù)用器總是和分用器成對(duì)地運(yùn)用。在復(fù)用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。分用器的作用正好和復(fù)用器的相反，它把高速信道傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，分別送交到相應(yīng)的用戶。2.4信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用在一條通信線路上設(shè)置多個(gè)信道，每路信道的信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制。各個(gè)載波頻率是不重疊的,一條通信線路就可以同時(shí)獨(dú)立地傳輸多路信號(hào)。用戶在安排到確定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的全部用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)留意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率52.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè)TDM幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長(zhǎng)度）。TDM信號(hào)也稱為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。時(shí)分復(fù)用的全部用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。2.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀2.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的奢侈ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶運(yùn)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)安排到的子信道的利用率一般是不高的。時(shí)分復(fù)用2.4信道復(fù)用技術(shù)時(shí)分復(fù)用用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM(StatisticTDM)

統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。也稱為異步時(shí)分復(fù)用。可能存在緩存溢出，增大開(kāi)銷等問(wèn)題。2.4信道復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用WDM（WavelengthDivisionMultiplexing）波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用；在一根光纖上復(fù)用兩路光載波信號(hào)，這種復(fù)用方式稱為波分復(fù)用WDM;在一根光纖上復(fù)用幾十路或更多路的光載波信號(hào)稱為密集波分復(fù)用DWDM；目前單模光纖的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到20Gb/s。2.4信道復(fù)用技術(shù)波分復(fù)用82.5Gb/s1310nm1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器摻鉺光纖放大器2.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用常用的名詞是碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。每一個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間運(yùn)用同樣的頻帶進(jìn)行通信。各用戶運(yùn)用經(jīng)過(guò)特殊選擇的不同碼型，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)的抗干擾實(shí)力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)覺(jué)。在CDMA中，每一個(gè)比特時(shí)間劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片。通常m的值是64或1282.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的mbit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)站安排的碼片序列不僅必需各不相同，并且還必需相互正交(orthogonal)。在好用的系統(tǒng)中是運(yùn)用偽隨機(jī)碼序列。2.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用令向量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：在實(shí)際系統(tǒng)中是運(yùn)用偽隨機(jī)碼序列。【舉例】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)。帶入公式可知，S與T向量正交。2.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用任何一個(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。2.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用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數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端2.4信道復(fù)用技術(shù)碼分復(fù)用【舉例】四個(gè)基站用碼分多址通信。四個(gè)站的碼片分別為:A:(-1-1-1+1+1-1+1+1)B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)C:(-1+1-1+1+1+1-1-1)D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)（1）現(xiàn)收到這樣序列:(0-2000-222).問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送的數(shù)據(jù)是1還是0？A:1,C:0（2）假如B和D同時(shí)分別發(fā)送數(shù)據(jù)1和0，A和C不發(fā)送，那么基站收到的序列是什么？(0-2202200)2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)脈碼調(diào)制PCM體制在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中脈碼調(diào)制PCM體制最初是為了在電話局之間的中繼線上傳送多路的電話。由于歷史上的緣由，PCM有兩個(gè)互不兼容的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM（簡(jiǎn)稱為T1）和歐洲的30路PCM（簡(jiǎn)稱為E1）。我國(guó)接受的是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)。E1的速率是2.048Mb/s，而T1的速率是1.544Mb/s。模擬電話信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的大致如下。首先必需依據(jù)采樣定理，只要采樣頻率不低于電話信號(hào)最高頻率的2倍，就可以從采樣脈沖信號(hào)無(wú)失真地復(fù)原出原來(lái)的電話信號(hào)。當(dāng)須要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可接受復(fù)用的方法。通?？偸菍⒑芏鄠€(gè)話路的PCM信號(hào)用時(shí)分復(fù)用TDM的方法裝成幀，然后在送往線路上一幀一幀地傳輸。2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)脈碼調(diào)制PCM數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)速率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一假如不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際范圍的高速數(shù)據(jù)傳輸就很難實(shí)現(xiàn)。不是同步傳輸在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，各國(guó)的數(shù)字網(wǎng)主要是接受準(zhǔn)同步方式。2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)同步光纖網(wǎng)SONET美國(guó)1988年首先推出了一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，叫做同步光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)。同步光纖網(wǎng)SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各級(jí)時(shí)鐘都來(lái)自一個(gè)特別精確的主時(shí)鐘。第1級(jí)同步傳送信號(hào)STS-1(SynchronousTransportSignal)的傳輸速率是51.84Mb/s。光信號(hào)則稱為第1級(jí)光載波OC-1，OC表示OpticalCarrier。2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)同步數(shù)字系列SDHITU-T以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制訂出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。一般可認(rèn)為SDH與SONET是同義詞。SDH的基本速率為155.52Mb/s，稱為第1級(jí)同步傳遞模塊STM(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相當(dāng)于SONET體系中的OC-3速率。下表給出了SONET和SDH的比較。SDH/SONET定義了標(biāo)準(zhǔn)光信號(hào)，規(guī)定了波長(zhǎng)1310nm和1550nm的激光源。在物理層為寬帶接口運(yùn)用了幀技術(shù)以傳遞信息，為數(shù)字信號(hào)的復(fù)用和操作過(guò)程定義幀結(jié)構(gòu)。線路速率(Mb/s)SONET符號(hào)ITU-T符號(hào)表示線路速率的常用近似值51.840OC-1/STS-1155.520OC-3/STS-3STM-1155Mb/s466.560OC-9/STS-9STM-3622.080OC-12/STS-12STM-4622Mb/s933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410Gb/s39813.120

OC-768/STS-768

STM-256

40Gb/s

SONET的OC/STS級(jí)與SDH的STM級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術(shù)一、xDSL技術(shù)xDSL技術(shù)就是用數(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)。雖然標(biāo)準(zhǔn)模擬電話信號(hào)的頻帶被限制在300-3400Hz的范圍內(nèi)，但用戶線本身實(shí)際可通過(guò)的信號(hào)頻率仍舊超過(guò)1MHz。xDSL技術(shù)就把0-4kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話運(yùn)用，而把原來(lái)沒(méi)有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)運(yùn)用。DSL就是數(shù)字用戶線(DigitalSubscriberLine)的縮寫。而DSL的前綴x則表示在數(shù)字用戶線上實(shí)現(xiàn)的不同寬帶方案。2.6寬帶接入技術(shù)xDSL的幾種類型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)：非對(duì)稱數(shù)字用戶線HDSL(HighspeedDSL)：高速數(shù)字用戶線SDSL(Single-lineDSL)：1對(duì)線的數(shù)字用戶線VDSL(VeryhighspeedDSL)：甚高速數(shù)字用戶線DSL：是運(yùn)用ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)用戶線。RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)DSL，是ADSL的一個(gè)子集，可自動(dòng)調(diào)整線路速率。2.6寬帶接入技術(shù)極限傳輸距離極限傳輸距離與數(shù)據(jù)率以及用戶線的線徑都有很大的關(guān)系（用戶線越細(xì)，信號(hào)傳輸時(shí)的衰減就越大），而所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率與實(shí)際的用戶線上的信噪比親密相關(guān)。例如，0.5毫米線徑的用戶線，傳輸速率為1.5-2.0Mb/s時(shí)可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率提高到6.1Mb/s時(shí)，傳輸距離就縮短為3.7公里。假如把用戶線的線徑減小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s的傳輸速率下就只能傳送2.7公里2.6寬帶接入技術(shù)ADSL的特點(diǎn)由于用戶在上網(wǎng)時(shí)主要是從因特網(wǎng)上下載各種文檔，因此ADSL把上行和下行帶寬做成不對(duì)稱的。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。我國(guó)目前接受的方案是離散多音調(diào)DMT(DiscreteMulti-Tone)調(diào)制技術(shù)。這里的“多音調(diào)”就是“多載波”或“多子信道”的意思。2.6寬帶接入技術(shù)DMT技術(shù)DMT調(diào)制技術(shù)接受頻分復(fù)用的方法，把40kHz以上始終到1.1MHz的高端頻譜劃分為很多的子信道，其中25個(gè)子信道用于上行信道，而249個(gè)子信道用于下行信道。每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬（嚴(yán)格講是4.3125kHz），并運(yùn)用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。這種做法相當(dāng)于在一對(duì)用戶線上運(yùn)用很多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送數(shù)據(jù)?！l譜頻率上行信道傳統(tǒng)電話04下行信道…(kHz)~40~138~1100DMT技術(shù)的頻譜分布2.6寬帶接入技術(shù)ADSL的數(shù)據(jù)率由于用戶線的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因此ADSL接受自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)運(yùn)用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。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狀況，以及在每一個(gè)頻率上測(cè)試信號(hào)的傳輸質(zhì)量。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。通常下行數(shù)據(jù)率在32kb/s到6.4Mb/s之間，而上行數(shù)據(jù)率在32kb/s到640kb/s之間。ADSL的組成

ATU-CATU-CATU-RATU-C用戶線電話分別器

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）ATU-R（R代表遠(yuǎn)端Remote）電話分別器PS(POTSSplitter)2.6寬帶接入技術(shù)其次代ADSL2.6寬帶接入技術(shù)通過(guò)提高調(diào)制效率得到了更高的數(shù)據(jù)率。例如，ADSL2要求至少應(yīng)支持下行8Mb/s、上行800kb/s的速率。而ADSL2+則將頻譜范圍從1.1MHz擴(kuò)展至2.2MHz，下行速率可達(dá)16Mb/s（最大傳輸速率可達(dá)25Mb/s），而上行速率可達(dá)800kb/s。接受了無(wú)縫速率自適應(yīng)技術(shù)SRA(SeamlessRateAdaptation)，可在運(yùn)營(yíng)中不中斷通信和不產(chǎn)生誤碼的狀況下，自適應(yīng)地調(diào)整數(shù)據(jù)率。改善了線路質(zhì)量評(píng)測(cè)和故障定位功能，這對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)水平具有特別重要的意義。二、光纖同軸混合網(wǎng)(HFC網(wǎng))2.6寬帶接入技術(shù)HFC網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。HFC網(wǎng)除可傳送CATV外，還供應(yīng)電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)?，F(xiàn)有的CATV網(wǎng)是樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它接受模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)行單向傳輸。而HFC網(wǎng)則須要對(duì)CATV網(wǎng)進(jìn)