計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第6版

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第6版)第2章物理層2.1物理層的基本概念2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)統(tǒng)的模型2.3物理層下面的傳輸媒體第2章物理層(續(xù))2.4.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2.4.2波分復(fù)用2.4.3碼分復(fù)用2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)(HFC網(wǎng))4物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接機(jī)械特性指明接口所用接線器的形狀和尺寸、電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電過(guò)程特性指明對(duì)于不同功能的各種可能事件2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字比特流信息6碼元(code)——在使用時(shí)間域(或簡(jiǎn)稱為時(shí)域)的波形表基帶(baseband)信號(hào)和文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬低頻分量或直流分量。因此tion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)。9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)而基帶信號(hào)010011100r行(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(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1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。否則就會(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)成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過(guò)的信號(hào)高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送C=Wlog(1+S/N)b/sW為信道的帶寬(以Hz為單位)；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限(當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的)，則信道的極限信息實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)無(wú)線電無(wú)線電微波紅外線X射線y射線可見光紫外線衛(wèi)星光纖衛(wèi)星光纖地面微波地面微波調(diào)頻移動(dòng)調(diào)頻移動(dòng)無(wú)線電無(wú)線電波段LFMFHFVHFUHFSHF波段LFMFHF50同軸電纜75同軸電纜絕緣保護(hù)套層外導(dǎo)體屏蔽層(低折射率的媒體)(低折射率的媒體)(高折射率的媒體)(低折射率的媒體)射地面微波接力通信衛(wèi)星通信2.4信道復(fù)用技術(shù)復(fù)用(multiplexing)是通信技術(shù)中的基本概念。AAA((++)共享信道AA(b)使用共享信道(FrequencyDivisionMultiplexing)用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源(請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率)。…用幀(TDM幀)。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一期就是TDM幀的長(zhǎng)度)。TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀時(shí)間tA①cbccacbccc③c#3④d4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀tttAcbccdDd①②abbccdat③#3④光調(diào)制器82.5Gb/s光解調(diào)器1550nm1550nm01551nm155121552nmEDFA1552nm231553nm復(fù)分1553nm341554nm用用1554nm451555nm器器15551556nm1556nm61557nm1557nm7miii=1miimimi=1i=1i=1110t發(fā)送端S站發(fā)送的信號(hào)Sx總的發(fā)送信號(hào)S+Txxxxtttttt脈碼調(diào)制PCM體制最初是為了在電話局之間的中當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時(shí)，可采用復(fù)用的方法。存在著許多缺點(diǎn)如果不對(duì)高次群的數(shù)字傳輸速率進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)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)主要是采用準(zhǔn)同步方式。DHOC-1/STS-1TSOCSTS9OC-12/STS-12OC-18/STS-18OCSTS92—STM-1STMSTM-162.6.1ADSL技術(shù)ADSL技術(shù)就是用數(shù)字技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的模擬電話用戶頻率仍然上網(wǎng)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RADSL(Rate-AdaptiveDSL)：速率自適應(yīng)L率)。ADSL的極限傳輸距離ADSL的極限傳輸距離與數(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密切相關(guān)。.0Mb/s時(shí)可傳送5.5公里，但當(dāng)傳輸速率如果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ADSL的特點(diǎn)上行和下行帶寬做成不對(duì)稱的。ADSL在用戶線(銅線)的兩端各安裝一個(gè)我國(guó)目前采用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。TMHz每個(gè)子信道占據(jù)4kHz帶寬(嚴(yán)格講是4.3125kHz)，并使用不同的載波(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)用戶線上使用許多小的調(diào)制解調(diào)器并行地傳送04ADSL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ADSLADSL對(duì)于質(zhì)量很差的用戶用戶線PSATU-R至本地電話局ADSL2+(G.992.5)大傳輸速率可達(dá)25Mb/s)，而上行速率可達(dá)800xHFC網(wǎng)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng)CATV的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)。TVCATV纜網(wǎng)絡(luò)，它采用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對(duì)電視節(jié)目進(jìn)(1)HFC網(wǎng)的主干線路采用光纖為光纖，并使用模擬光纖技術(shù)。模擬光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fibernode)，即ionNode光纖結(jié)點(diǎn)光信號(hào)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在光纖結(jié)點(diǎn)以(2)HFC網(wǎng)采用結(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)光纖結(jié)點(diǎn)高帶寬光纖的頻譜，且具有雙向傳輸功能信道調(diào)頻廣播、模擬和數(shù)字電視、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)頻率(MHz)(4)每個(gè)家庭要安裝一個(gè)用戶接口盒后再連接到用戶的電視機(jī)。用雙絞線連接到用戶的電話機(jī)。使用電纜調(diào)制解調(diào)器連接到用戶的計(jì)算機(jī)。電纜調(diào)制解調(diào)器(cablemodem)特點(diǎn)就是傳輸速率高。下行速率一般在3~10Mb/s之間，最高可達(dá)電纜調(diào)制解調(diào)器比在普通電話線上使用的調(diào)制解調(diào)器要復(fù)雜得多