计算机网络 第二章物理层.ppt

第二章物理层 物理层的基本概念数据通信的理论基础传输介质数据通信技术基础物理层协议几种电信网络技术 2 1物理层的基本概念 物理层的作用向上层 datalink 用户屏蔽物理介质 media 的差异 使datalink层只考虑如何使用物理层的服务完成本层的协议向上层 datalink 用户提供透明的位流传输能力提供为建立 维护与拆除物理链路所需要的机械的 电气的 功能的与规程的特性 信号在信道 线路 上的传输受到各种因素的影响而发生变化 变化后的信号 2 2数据通信的理论基础 变化后的信号 最后的信号 还包括噪声 几个基本概念 信道带宽 bandwidth 是指信道上所能传输的电信号的频率范围 单位为赫兹 hz 信号的带宽是指信号的能量按频率分布最集中的区域 单位为赫兹 hz 信号传输速率是指每秒钟传送的信号数量 码元数 单位为波特 baud 也叫码元速率或波特率 数据传输速率是指每秒钟传输的二进制位数 单位为比特 秒 bit s b s bps 又称位速率或比特率 注 1kbps 1000bps 1mbps 1000kbps 1gbps 1000mbps 1byte s 1bps 8bps 波特率和比特率 波特率rb与比特率rb的关系 rb rb log2v其中v为数字传输系统中的码元状态数或离散级数 即v进制数 例如 rb 2400波特v 2rb 2400bpsrb 2400波特v 16rb 9600bpsdte dataterminalequipment 数据终端设备dce datacircuit terminatingequipment 数据电路端接设备 傅立叶分析 任何正常的周期为t的函数g t 都可由无限个正弦和余弦函数合成 1 g t c ansin 2 nft bncos 2 nft 2n 1n 1f 1 t为基频 an和bn为正弦和余弦函数的n次谐波的振幅 用表示信号n次谐波的能量任何持续时间有限 t 的非周期为函数g t 可以把它想象成一个周期为t的函数 从而分解成无数个正旋和余旋函数在传输介质上直接传送的数字信号 电压脉冲序列 都可表示成时间的单值函数 它的谐波 harmonic 分量可用傅立叶级数来表示 有限带宽信号 考虑传输ascii字符 b 01100010 经傅立叶变换可得 1an cos n 4 cos 3 n 4 cos 6 n 4 cos 7 n 4 n1bn sin 3 n 4 sin n 4 sin 7 n 4 sin 6 n 4 nc 3 8 几个低次谐波振幅的平方根 an2 bn2与相应频率处的能量成正比 有限带宽的信道会对所传信号各次谐波的振幅作不等量的衰减及相位延迟 要保证信号的传输质量 信道的带宽必须适应或高于信号的带宽 a 为原始二进制信号和它前15次谐波的平方根振幅 b e 为前几次谐波的合成 在电话语音信道上 采用二值信号编码 波特率等于比特率 假设比特率为b 发送8比特所需要得时间t 8 b秒 因而一次谐波的频率即基频f 1 t b 8hz 话音信道的截止频率约为3000hz 采用二值信号编码 则话音信道能通过的最大谐波次数为 3000 f 24000 b次 在接受端要想辨认传来的信号 信道必须允许信号的十次谐波通过 所以话音信道的极限信号传输速率为2400波特 数据传输速率与谐波数之间的关系 信道的最大数据传输速率 奈奎斯特 h nyquist 证明 如果一个任意信号通过带宽为h的低通滤波器 每秒采样2h能完整地重现通过这个滤波器的信号 更高的采样频率是无意义的 因为高频分量已被滤波器滤掉无法恢复了 奈奎斯特定理 一个无噪音信道 若信号电平分为v级 则限定的最大数据传输率rb 2hlog2vbps 例 对于一个3000hz的无噪音信道 若采用两电平信号传输 最大速率不会超过2 3000hz 6000bps 若v 16 最大速率则可提高到24000bps 此定理针对理想信道进行计算 不考虑噪音因素的影响 故与实际值相差甚大 信道的最大数据传输速率 香农定理 任何带宽为h hz 信噪比为s n的信道 其最大数据传输速率为 rb hlog2 1 s n bps实际中 信噪比常用分贝 db 表示 即10log10s n 例 一个典型参数的模拟电话系统 话音信道带宽为3400hz 信噪比为30db 10log10s n 即s n 103 则信道的最大数据传输速率为3400 log21001 34000bps 香农定理限定的信道最大数据传输速率是理论值 实际值不可能超越它 但在模拟电话系统中 若超越3400hz的信道带宽或提高信噪比 就可以超越34000bps的最大数据传输速率 例如v 90的调制解调器实现了50kbps以上的下行传输速率 adsl系统甚至可以达到2mbps的下行传输速率 2 2传输介质 传输介质是通信网络中从一台机器到另一台机器之间传送信号的物理通路 各种传输介质在带宽 延迟 传输距离 抗干扰和成本等性能上不同 通信网络传输介质分为有线和无线两大类 有线介质 双绞线 基带同轴电缆 宽带同轴电缆和光纤 无线介质 无线电 微波 红外线以及光波 移动存储介质 磁带 磁盘 光盘和硅存储芯片等也可用来传送数据 但延迟太大 属于离线传输系统 双绞线 twistedpair 双绞线由两条相互绝缘的铜线象螺纹一样扭绞在一起 扭绞的目的是为了减少线对之间的电磁干扰 把4对双绞线封装在塑料套中构成非屏蔽双绞线utp unshieldedtp 其中有两类最常用于计算机网络 3类 category3 utp 较早应用于10mbps以太网和电话通信 其扭绞程度较为松散 5类 category5 或超5类 category5e utp 现普遍用于百兆和千兆以太网中 其扭绞程度比3类utp更加紧密 抗干扰能力更强 在100米距离内速率可达100mbps 甚至是250mbps 屏蔽双绞线stp shieldedtp 有一层总的屏蔽层 stp中每对线及总体都有屏蔽层 价格贵 性能好 应用少 categoriesofunshieldedtwistedpair typeusecategory1voiceonly telephonewire category2datato4mbps localtalk category3datato10mbps ethernet category4datato20mbps 16mbpstokenring category5datato100mbps fastethernet category5edatato1000mbps gigabitethernet category6datato1000mbps gigabitethernet category7 theeia tia electronicindustryassociation telecommunicationindustryassociation hasestablishedstandardsofutp 双绞线 twistedpair 3类 category3 utp5类 category5 utp utp的连接标准 tia eia568a 568b cat5utp rj 45模块 使用中的utp stp 同轴电缆 coaxialcable 一对导体 铜芯和屏蔽网 按 同轴 的形式构成线对 带宽高 抗干扰能力强 同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种 两种同轴电缆 基带同轴电缆 basebandcoax 阻抗为50 用于数字传输 1公里电缆可达1 2gbps的传输速率 又分为 粗缆 thick 10base 5 aui 单段长度 500米 最长5段达2 5公里 细缆 thin 10base 2 bnc 单段长度 185米 最长5段达925米 宽带同轴电缆 broadbandcoax 阻抗匹配为75 用于电视信号的模拟传输 catv 带宽可达800mhz以上 采用载波信号调制技术 传输数字信号时 要使用cablemodem设备调制解调数字信号 现在综合有线电视网络已成为man的一种形式 粗 细同轴电缆的比较 实际使用中的细同轴电缆 光纤 fiberoptics 光纤由传导光波的高纯石英玻璃纤维和保护层 jacket 构成 其中纤芯 core 的折射率大于包裹着它的包层 cladding 折射率 这样光信号就被保持在纤芯中不会散播出去 经常将多根光纤封装在坚固的外壳 sheath 中 形成所谓的多芯光缆 光传输系统 由三个部分组成 光源 光纤和光检测器 在光纤的一端放上光源 另一端放上检测器 光信号沿着光纤折射或直线传输 一般采用光强调制 有光表示比特1 而无光脉冲表示比特0 单模光纤和多模光纤 光线可以多个不同的入射角 大于或等于临界角 在纤芯内全反射传播 可认为每一束不同入射角的光线具有一个不同的模态 mode 具备这种特性的光纤称为多模光纤 multi modefiber 当光纤的直径减小到几个光波波长时 光纤就如同一个波导 光线在纤芯内以直线传播而不会发生反射 这种光纤称为单模光纤 single modefiber 单模光纤和多模光纤 多模光纤的直径约在几十 m 而单模光纤不到10 m 实际使用中 裸光纤 纤芯和包层 的直径一般为125 m 其中多模的纤芯有62 5 m和50 m两种 而单模的纤芯只有9 m 有两种光源可用于信号源 led 发光二极管 和ild 注入型激光二极管 以光信号的有和无来表示二进制的 1 和 0 接收端由光电二极管构成的光检测器将光信号转换成电信号 光纤的连接 机械式 快速 一般不需特殊设备 新技术和连接器改善了接合的损耗 有些 0 1db 适合于小数量和应急的应用 熔结 需要昂贵的特殊设备 极低的损耗 可达 0 05db 长距离链路的唯一方法 光纤传输比较昂贵的原因主要在于光端设备和连接的复杂性 实际上 光纤本身并不算贵 光纤传输中使用的光信号频谱 集中在红外线到可见光的区域范围 uv 可见光 750 380nm x rays ir amradio 1012 108 1014 1010 1016 1018 1 uhf vhf 106 10 3 10 9 常用的光波长有 850 1300和1550nm 频率 hz 波长 m 两种光源的比较 光纤上红外部分光的衰减 激光产品的级别 classi 无危险classiia 观看时间小于1000秒则安全classii 长期观看有危险classiiia 直接观看有严重危害classiiib 直接辐射对眼睛和皮肤有严重伤害classiv 直接观看或散射对眼睛和皮肤有严重伤害 实际的光纤 一些光纤连接器件 mic 用于fddi 双光缆 st 插入锁定 光耦合器 st sc 568a标准 方形 插入锁定 双绞线 同轴电缆 光纤的对比 一些实际使用中的光纤 光纤网络 使用有源中继器的光纤环 光纤网络 光纤网中一种无源星形连接 光纤的优点 高带宽 低损耗 大数据传输速率 抗电磁干扰能力强 安全性好 且相对于金属导线 体积小 重量轻 应用前景一片光明 无线 wireless 传输介质 无线通信不需要铺设任何有线介质 只要安装信号收发装置即可 主要的无线传输介质有 无线电 radio 微波 microwave 红外线和毫米波 infraredandmillimeterwaves 光波 lightwave 电磁波频谱 电磁波的频率f 波长l和真空中电磁波的传播速度即光速c 约为3 108m s 常数 与频率无关 之间的关系为 c l f电磁波在铜线和光纤中的传播速度大约要降低到光速的2 3 且与频率稍有关系 约为2 108m s 也就是200m s 传输速率 带宽及波段的关系 根据上面的推导可得 波段 dl 越宽 波长 l 越短 带宽 df 就越高 例如 采用1 30 m红外光的光纤传输中 l 1 3 10 6m dl 0 16 10 6m 则带宽可达到30thz 而每赫兹信号又可对若干位比特编码 因此可得到很大的数据率 无线电传输 vlf vhf 无线电波容易产生 可全方位传播 距离远 并能轻易穿过建筑物 低频波段 被广泛应用于各种通信领域 vlf lf mf低频波段电波沿地表传播 由于可绕过建筑物 所以传输距离远 而hf和vhf波段的地表电波会被地球吸收 但可通过地球上空的电离层反射实现长距离传输 缺点是带宽较低 特别是低频波段 易受电磁干扰和天气影响 微波传输 在100mhz以上 微波通过抛物状天线把能量集中于一小束 具有极高的信噪比 沿直线实现可视距传输 在地面因地表弯曲 需中继站接续微波信号 100米高的塔可接续约80公里 天气和频率的影响可造成多路减弱 开放的波段 2 4ghz 2 484ghz 即工业 科学 医学波段 微波传输 红外线和毫米波 有方向性 便宜 穿透能力差 传输距离短 如 遥控器 防盗报警等 光波传输 成本低 带宽高 不受管制 但受天气影响大 如雨 雾 雪 2 3数据通信技术基础 数据通信的基本方式调制技术数字信号编码与同步数据通信系统的一般结构多路复用技术交换技术 2 3 1数据通信的基本方式 数据模拟数据 取连续值 声音 温度等 数字数据 取离散值 0 1 信号 2 3 1数据通信的基本方式 数据通信的四种方式模拟信号传输模拟数据 传统电话系统 模拟信号传输数字数据 调制解调 数字信号传输数字数据 数字信号编码 收发端的信号同步 数字信号传输模拟数据 脉冲编码调制pcm 2 3 1数据通信的基本方式 2 3 2调制技术 由于基带 baseband 信号在长距离的传输信道上会受到衰减 畸变及噪音等的影响 因此在发送端必须转换成一种适合于在信道上传输的信道信号 这个转换过程就叫调制 modulation 在接收端的相反转换过程称为解调 demodulation 调制解调器 modem 就是调制器 modulator 和解调器 demodulator 的组合 调制技术 考虑计算机通过电话线进行通信 需在电话线两端使用modem将计算机中带宽很大的数字基带信号转换成适合于电话线上 带宽 3400hz 传输的语音模拟信号 引入一种带宽在1000 2000hz的正弦波作为载波信号 asin t 调制技术 分别将载波信号中的a 振幅 频率 相位 对传输的基带信号进行调制 即可得到三种基本的调制技术 振幅调制 am 用两种不同的电压表示 0 和 1 也叫幅移键控 amplitudeshiftkeying ask 频率调制 fm 用两种不同的频率表示 0 和 1 也叫频移键控 frequencyshiftkeying fsk 相位调制 pm 也叫相移键控 phaseshiftkeying psk 分为两种 绝对psk 用绝对相位表示比特信息 相对psk dpsk 用相邻两信号的相对相位差来表示比特信息 三种基本的调制技术示意图 基带信号 ask fsk 绝对psk 相对psk psk 先进的调制技术 qam 正交振幅调制qam quadratureamplitudemodulation 将ask和psk结合起来 可传输多进制信号以获得更大的数据速率 中高速 每个调制解调器标准都有自己的星座模型 constellationpattern 具有相同标准的调制解调器才可互联 先进的调制技术 tcm 网格编码调制tcm trelliscodingmodulation 对星座模型中众多的点进行复杂的纠错编码 增加信号点之间的欧氏距离 以增强抗干扰能力 降低误码率 itu tv 32bis 1991 2 14400bps 2400波特 26 64个点 itu tv 34 1994 28800bps 2400波特 212 4096个点 itu tv 34 1996 10 33600bps 2400波特 214 16384个点 2 3 3数字信号编码与同步 数字数据的数字信号编码收发端之间的信号同步 数字数据的数字信号编码 单极性不归零编码 双极性不归零编码 单极性归零编码 双极性归零编码 数字数据的数字信号编码 归零码和不归零码 单极性码和双极性码的特点 不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始 需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步 归零码的脉冲较窄 根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系 因而归零码在信道上占用的频带较宽 单极性码会积累直流分量 这样就不能使用变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合 直流分量还会损坏连接点的表面电镀层 双极性码的直流分量大大减少 这对数据传输是很有利的 曼彻斯特编码 曼彻斯特编码 manchesterencoding 和差分曼彻斯特编码 differentialmanchesterencoding 都为自同步编码 曼彻斯特编码属绝对相位编码 而差分曼彻斯特编码属相对相位编码 所有的802 3系统都采用曼彻斯特编码 实现比较简单 其信号的高电平为 0 85v 低电平为 0 85v 由于在每个1 2位周期处都会发生跳变 不仅可提供用于同步的时钟信号 但编码效率降低 也为信道侦听提供了可能 曼彻斯特编码 收发端之间的信号同步 位同步外同步法自同步法群同步 2 3 4数据通信系统的一般结构 2 3 5多路复用 multiplexing 多路复用技术是将多路信号组合在一条物理信道 主干trunk 上进行传输 分为多种形式 fdm tdm wdm等 频分多路复用 fdm fdm frequencydivisionmultiplexing 将信道的频带分割成若干个子信道 频段 每个子信道用来传输一路信号 例如 catv中 带宽为50mhz 750mhz 子频带为6mhz 电话系统中的一个fdm例子 采用fdm的两个传输标准 60khz 108khz 12khz 60khz的频带 带宽为48khz 作为一个 基 群 group 也可提供48kbps 56kbps的租用线 leasedline 服务 波分多路复用 wdm wdm wavelengthdivisionmultiplexing 就是使用在光纤信道上的fdm dwdm 密集wdm densewdm 和cwdm 粗wdm coarsewdm 时分多路复用 tdm tdm timedivisionmultiplexing 是把信道的时间分成小的时间片 每一时间片由复用的一个信号占用 每一时刻只有一个信号占用信道 时分多路复用 tdm 同步时分多路复用每个时间片被固定地分配给一个逻辑信道不需携带信道标识信道利用率不高异步时分多路复用根据各逻辑信道的状态动态分配时间片需要携带信道标识信道利用率提高 tdm与fdm的比较 北美的贝尔t1载波系统 pcm t1信道是采用tdm技术对24个语音信道进行复用的传输标准 在二十世纪六十年代由贝尔实验室为电话线路复用传输而开发的 关键技术pcm pulsecodemodulation 脉冲编码调制 简称脉码调制 通过编解码器 coder decoder codec 将模拟的语音信号转换成适合于tdm信道上传输的数字信号 分为三个步骤 采样 使模拟信号在时间上离散化 根据采样定理取采样频率为8000hz 即每125 s采样一次 量化 使采样值在取值上离散化 数字量化 先把原始信号的取值范围划分为128个等级 27 然后将每个采样值 取整 到离它最近的一个等级上 注意产生的量化噪音 编码 用一定位数的二进制数码来表示量化后的采样值 这里为7位 log2128 二进制数编码 pcm原理示意图 北美的贝尔t1载波系统 复用 24路语音信号被轮询进行pcm 每个信道按顺序在输出流中插入8个比特 其中7比特为数据 pcm的结果 另外增加1比特用于控制 24路轮询一次输出24 8 192比特 再加上1比特 放在帧头 用于传输同步 模式为0101010101 最后构成193比特的数据帧 frame 即每125 s输出193比特 因此t1信道总的数据速率 193 8000 1 544mbps 当t1系统完全用于数据传输时 只有23个信道用作传输数据 第24个信道完全用于同步控制 以便在失去帧同步时快速恢复 t1信道帧的结构 dpcm differentialpcm dpcm 差分pcm 是一种数字压缩技术 由于语音信号的变化相对缓慢 两采样点间的差值非常之小 只量化第一个采样点的绝对值 后续的量化都为相邻两采样点的相对差值 因此只需较少的比特位就可表示 如5bits adpcm adaptivedpcm 自适应dpcm 是对采样值进行自适应 量化级宽度随幅值而变化 预测 predictive 然后对预测误差进行量化编码 如itu t的g 721标准 相当于用4bit进行编码 32kbps的数据速率 增量调制 deltamodulation dm或 m 是一种极端的dpcm 只用一个比特来表示新的采样值是大于或小于前一个采样值 数据速率 1 8000 8kbps 注意斜率过载和颗粒噪音 增量调制示意图 tdm可为用户提供更大的带宽 简单地把更多的数据放入一个帧中 t1线路的复用 tdm允许多个t1线路复用到更高级的线路上 t2及更高级线路上的复用是按比特进行的 每一次合成都要附加一些额外的比特开销用于分帧和恢复 复用级别为4 7 6 ccitt的e1载波系统 将32个8比特 量化级别为256 信道数据封装在基于125 s的帧中 其中30个信道用于信息 2个信道用于信令 signaling 总的数据速率 32 8 8000 2 048mbps同t1一样 e1也可复用到更高级的线路上 复用级别都为4 ccitte系列中的各种传输速率 sonet sdh 基本的sonet帧是每125 s的810个字节 用90列 9行描述 因此数据速率 8bit 810byte 8000hz 51 84mbps 这是sonet最基本的信道 称作同步传输信号sts 1 synchronoustransportsignal 1 多条sts 1支流 tributary 的复用可构成其它的sonet干线 如3条sts 1支流被合成为1条3 51 84mbps 155 52mbps的sts 3流 对应于sts n的光纤线路被称作oc n opticalcarrierlevel sdh的基本信道从oc 3开始 称作同步传输模块stm 1 synchronoustransportmodule 1 oc n表示由n条单独的oc 1线路组成 而oc nc表示从一个源来的数据流 sonet中的多路复用示意图 低速输入流 sonet sdh的速率等级 2 3 6交换技术 数据的集中与转发 交换 switching 为什么要交换 交换技术 三种基本的交换技术 电路交换 circuitswitching 在通信双方之间建立一条实际的物理通路 且被双方独占 正如传统的电话系统 分为建立 通信和拆除三个过程 报文交换 messageswitching 数据被一次性的作为一个报文采用存储 转发 store and forward 方式一步步地向前传递 中间节点完整地接受相邻的上一个节点传来的报文 暂存在缓冲器中 然后选择一条合适的输出线路 排在相应的队列中等空闲时转发到下一个相邻节点 分组交换 packetswitching 将被传的数据 报文 分割成若干个等长的小的分组 这些分组分别独立地采用存储 转发方式进行路由转发 接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文 电路交换和分组交换示意图 三种基本交换技术的比较 电路交换在通信时由于独享物理线路 故延迟小 可靠性高 且保证顺序 但在通信前后的建立和拆除连接的过程时间长 另外独享信道方式可能会造成资源浪费 因此适合于质量要求高的大规模数据传输 报文交换共享物理信道 提高了线路的利用率 且可一到多点传输 但由于报文的长度没有限制 造成中间节点的缓冲器配置困难 其次大报文的传输延迟大 占用线路时间长 另外在误码率高的信道上会极大地影响传输效率 实际中很少使用 分组交换由于限定了分组的长度 因而降低了对中间节点存储能力的要求 也减小了传输的延迟 而且由于各分组单独路由 这种并行性提高了报文的整体传送速度 另外短的分组会降低出错重发率 从而提高了传输效率 当然分组交换也存在着一些问题 需解决由于分组丢失 重复和乱序带来的问题 计算机网络一般采用分组交换 偶尔使用电路交换 决不会使用报文交换 三种交换的事件时序 2 4物理层协议 物理层负责在传输介质上为数据链路层提供一个传输原始二进制比特流的物理连接 数据电路 物理连接 数据电路 可能涉及中间系统 中间系统用来对传输介质上的物理信号进行中转 再生放大 称作中继器 repeater dte和dce 物理层通信中 用户拥有的数据设备 如计算机或终端 称为数据终端设备dte dataterminalequipment 为用户设备提供入网连接的设备 如modem 称作数据电路终接设备或数据通信设备dce datacircuit terminatingequipment或datacommunicationsequipment 2 6物理层协议 物理层协议 为了建立 维持和拆除物理连接 规定了机械 电气 功能和规程的特性 机械特性 mechanical 规定了物理连接中采用的连接器的几何尺寸 插针或插孔的数量及排列顺序 拴锁及安装方式等 电气特性 electrical 规定了在物理连接上物理信号的形式及量值 阻抗匹配 传输速率和距离的限制等 功能特性 functional 规定了物理接口上的各条信号线的功能分配和确切定义 规程特性 procedural 定义了物理连接上信号的时序应答关系及工作过程 eiars 232 c rs recommendedstandard 232 标准标识号码 c 修改的版本号 c为第三版 是eia于1969年为在公用电话交换网pstn publicswitchtelephonenetwork 上进行数据通信而制定的一个串行物理接口标准 相应的国际标准是ccitt推荐的v 24标准 listofdefinitionsforinterchangecircuitsbetweendteanddce rs 232 c的机械特性 25芯或9芯d型连接器 dtc侧为插针 dce侧为插孔 具体排列 尺寸 拴锁等 rs 232 c的电气特性及其改进 非平衡双流接口电路的电气特性 ccittv 28是与rs 232 c的电气特性兼容的标准 分立元件设计 非平衡接口 每个信号都使用一条导线和一条公共的信号返回 参考地 线 采用负逻辑电平 0 和 1 分别用 3v 15v的电平和 3v 15v的电平表示 最大传输速率 19 2kbps 传输距离 15m rs 449为rs 232 c的升级标准 由三个标准组成 机械 功能和规程特性由rs 449本身定义 另外有两个电气特性标准rs 423 a 与旧标准兼容 性能提高不大 和rs 422 a 完全不同于旧标准 性能高 分别为革新和革命的产物 在数据通信领域中 通常与集成电路一起使用的非平衡双流接口电路的电气特性 ccittv 10 x 26兼容rs 423 a ic工艺设计 发生器具有整形功能 接收器为差分式 不平衡连接 同v 28一样需要公共地 距离为100m时 速率可达3kbps 距离为10m时 速率可达300kbps 在数据通信领域中 通常与集成电路一起使用的平衡双流接口电路的电气特性 ccittv 11 x 27兼容rs 422 a ic工艺设计 平衡的发生器 差分接收 每个信号都使用双线传输 不需公共地 最大速率达10mbps 60m长的电缆上可达2mbps的传输速率 rs 232 c的功能特性 常用的几个信号说明 空调制解调器 nullmodem 用于实现两个dte的直接连接 简单型连接 简单型连接 完整型连接 rs 232 c的规程特性 注 on 为高电平 off 为低电平 rs 232 c的工作过程 ccittx 21建议 1976年制定的用于公用数据网pdn publicdatanetwork 的dte和dce交换信号的数字接口标准 interfacebetweendteanddceforsynchronousoperationonpublicdatanetworks ccittx 21的机械 电气和功能特性 15芯d型连接器 采用平衡双流接口电路 最大传输速率为10mbps 最大传输距离为300m ccittx 21的规程特性 注 c线和i线上 1 称为断 0 称为通 ccittx 21bis建议 是x 21的过渡版本 兼容v 24标准 原来与v系列标准调制解调器相连的dte设备通过x 21bis接口 可连接到基于x 21的公用数据网络中 2 5几种电信网络技术 接入网宽带isdn和atmx 25帧中继ddn蜂窝无线通信通信卫星 fully interconnectednetwork b centralizedswitch c two levelhierarchy 电信网的发展 电信网的结构 电信网可分为公用电信网和用户驻地网 cpn 两大类 公用电信网又可以划分为两部分 核心网 corenetwork 或传输网 transitnetwork 包括 长途网 长途局以上部分 中继网 长途局与市话局之间及市话局之间的部分 接入网 用户端局至用户之间的部分 主要完成使用户接入到核心网的任务 也称作接入环路 cpn属用户所有 一般为集团用户的专用接入网 theuseofbothanaloganddigitaltransmissionforacomputertocomputercall conversionisdonebythemodemsandcodecs 三种接入网的比较 n isdnadslcable n isdn narrowbandintegratedservicesdigitalnetwork 一个全数字化电路交换电话系统 主要业务仍然是老式电话服务pots plainoldtelephoneservice 还包括其它的一些数据传输服务 数字化比特管道 digitalbitpipe 结构 isdn交换机 u nt1 t nt2 pbx s isdn终端 ta r 非isdn终端 两个主要的标准化信道 b信道 64kbps数字pcm信道 用于话音或数字 d信道 16kbps数字信道 用于段外信令 isdn接口 基本速率 basicrate 2b 1d 144kbps 实际可用为128kbps 应用于最终用户 俗称一线通 主速率 primaryrate 30b 1d 1936kpbs 实际可用为1920kbps 美国和日本 23b 1d 应用于装有pbx的商务应用的t参考点 n isdn的两种配置结构及两种接口 b d c a 主速率的一个实际应用 adsl asymmetricdigitalsubscriberline adsl 非对称数字用户线 下行最大速率为6mbps 上行最大为640kbps 俗称超级一线通 adsl将连接用户和端局的一对铜线的带宽分割成四段 高带宽的单工信道 0 1 536 3 072 4 608 8 192mbps 用于单独下行传输 低带宽的双工信道 0 640kbps 双工的控制信道 pots信道 0 4khz pots信道与其它信道是完全独立分开的 打电话和数据传输可同时进行 howadslworks dividingthespectrumavailableonthelocalloop whichisabout1 1mhz intothreefrequencybands pots plainoldtelephoneservice upstream usertoendoffice anddownstream endofficetouser frequencydivisionmultiplexing operationofadslusingdiscretemultitonemodulation adsl应用的基本体系结构 atypicaladslequipmentconfiguration catv宽带综合服务网 catv communityantennatv 宽带综合服务网可通过cabletv来传输数据信息 在看电视的同时 用户可获得1 5 40mbps的数据速率 由两部分通道按fdm进行数模混合而成 模拟信号通道传输模拟电视信号及fm声音等 数字信号通道传输频带宽度在几十khz 几mhz的用于电话机 计算机等设备通信的数字信号 用户需使用cablemodem communityantennatelevision anearlycabletelevisionsystem internetovercable cabletelevision catv宽带综合服务网 我国有线电视宽带综合网的频率上限为750mhz 正向860mhz过渡 cablemodems typicaldetailsoftheupstreamanddownstreamchannelsinnorthamerica wirelesslocalloops afixedtelephoneusingawirelesslocalloopisabitlikeamobilephone butthereathreecrucialdifferences 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