计算机网络-谢希仁第六版第二讲 物理层刘彬

1、12本讲要求本讲要求1 理解物理层关注的问题2 了解计算机网络的典型传输介质3 理解调制解调技术4 理解多路复用技术5 了解数字传输系统6 理解宽带接入技术 过度的考虑未来是错误的。命运像过度的考虑未来是错误的。命运像一条链条，一次只能处理其中的一个环一条链条，一次只能处理其中的一个环节。节。 温斯顿温斯顿 .丘吉尔丘吉尔问题：物理上相连的主机？问题：物理上相连的主机？ 最简单的网络可能就是所有主机都由某最简单的网络可能就是所有主机都由某种物理介质直接相连的网络。如何选择一种合种物理介质直接相连的网络。如何选择一种合适的介质以及如何进行比特编码？适的介质以及如何进行比特编码？4回顾五层协议的体

2、系结构回顾五层协议的体系结构?0011100101001100110011101011011000011物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层运输层运输层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层运输层运输层应用层应用层主机主机主机主机物理传输媒体5物理层关注主要问题物理层关注主要问题一句话：用什么来传输一句话：用什么来传输0-1比特流？比特流？ 问题分析问题分析（1）传输介质问题传输介质问题：用什么物理介质？传输什么信：用什么物理介质？传输什么信 号？适应什么环境？有什么传输特点？号？适应什么环境？有什么传输特点？（2）数字信号传输问题数字信号传输问题：如何将：如何将0-

3、1序列变换为相应的序列变换为相应的 传输信号？传输速度多快？如何计算？传输信号？传输速度多快？如何计算？（3）模拟信号传输问题模拟信号传输问题：如何将模拟信号变换为相应：如何将模拟信号变换为相应 的数字信号？传输速度多快？如何计算？的数字信号？传输速度多快？如何计算？ else6脉脉 络络解决问题解决问题多路信号多路信号传输传输传输介质传输介质香农定理香农定理调制技术调制技术多路复多路复用技术用技术宽带接入宽带接入 技术技术数字传输数字传输系统系统通信基础通信基础 知识知识 物理层的作用物理层的作用 物理层关注如何在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流 物理层作用要尽可能屏蔽掉各种传输媒体和通

4、信手段的差异计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 物理层任务: 确定与传输媒体的接口的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性、规程特性8 物理连接上的传输方式： 并行传输：多个比特同时传输 计算机中 串行传输：一个一个比特的按时间顺序传输 传输线上 物理层要完成串并/并串转换（硬件问题）物理层基本概念物理层基本概念计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 9分分 类类两类：有线（导向）和无线（非导向）选择媒介需要考虑的因素：价格安装难易程度容量 衰减 抗电磁干扰能力计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 10 双绞线双绞线 同轴电缆

5、同轴电缆 光纤电缆光纤电缆 无线与卫星通信信道无线与卫星通信信道计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 常用的传输介质常用的传输介质11双绞线双绞线p 屏蔽: STP 、UTPp 绞合度：1-7类（5类）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向12RJ45 接头排线接头排线步骤 5RJ45有两种排线标准 T568A T568B计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向查阅+动手？机器接交换机？机器间直连？13同轴电缆同轴电缆 有线电视有线电视计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向50 、 7

6、5 有线电视系统的标准传输电缆有线电视系统的标准传输电缆14同轴电缆接口同轴电缆接口 BNC主机连接细缆（主机连接细缆（10Base2）的接口标准）的接口标准AUI主机连接粗缆（主机连接粗缆（10Base5）的接口标准）的接口标准计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向15光光 纤（纤（1）折射角入射角 包层（低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折射率的媒体） 包层纤芯p 通信原理 当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角；入射角足够大，出现全反射计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向16光光 纤（

7、纤（2）p 单模和多模inputoutputsingle-mode fiber inputoutputMultimode fiber计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向 距离越远，失真越严重 没有反射，直线传播 17 有三个波段用于光纤通信光通过光纤时的衰减情况光通过光纤时的衰减情况计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向18 玻璃封套玻璃封套 塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯 单芯光缆单芯光缆 多芯光缆多芯光缆 玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳光光 缆（缆（1）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒

8、体传输媒体-导向导向 多模-红色 单模-黄色 8芯、12芯 2km布线 75km加光放 再远加线放光光 缆（缆（2）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向20光纤接口光纤接口 ST插头 SC插头 FC插头 ST插头插头 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向SC插头插头21光纤的三种连接方式光纤的三种连接方式接入连接头并插入光纤插座用机械方法将其接合两根光纤被融合在一起形成坚实的连接三种连接方法，结合处都有光损耗和反射三种连接方法，结合处都有光损耗和反射 ，并且反射的能量会和信号交互作用并且反射的能量会和信号交互作用计算机网络计算机网

9、络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向22光纤的性能光纤的性能 价格价格 光缆及连接器比铜导线昂贵，但价格正在迅速下降 安装费用远远超出其材料费用 安装难易程度安装难易程度 较难 容量容量 支持极高的带宽 衰减衰减 光缆的衰减极低 抗电磁干扰性抗电磁干扰性 不受电磁波以及高频失真的干扰。 适合于有危险的、高压的或者泄漏信号灵敏性很强的环境计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体-导向导向图2.58 光纤与电缆频率衰减关系图62.5/125m渐变增强型多模光纤01101003001000频率(MHz)衰减(dB/km)051015202530355类UTP双绞电缆2

10、3 在空间利用电磁波直接传送和接收信号无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱电信领域使用的电磁波的频谱计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向非导向传输

11、媒体非导向传输媒体24非导向传输媒体非导向传输媒体 无线电波 微波 红外线 光波 卫星通信计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向25无线电无线电 104-108 很容易产生很容易产生 低频部分（低频部分（a），沿地面传播，穿透性好，），沿地面传播，穿透性好，1000公里公里 高频部分高频部分（b）短波通信短波通信，直线传播，穿透性差，传输距离远，直线传播，穿透性差，传输距离远 容易被雨水吸收容易被雨水吸收 抗电磁干扰能力差抗电磁干扰能力差 多径效应多径效应计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向26微波微波108-1010 直线

12、传播直线传播要求发射器和接收器精确对齐要求发射器和接收器精确对齐 穿透性差穿透性差 频段较高频段较高,带宽大带宽大,特别适合于卫星通信特别适合于卫星通信 容易被水吸收容易被水吸收 抗干扰性比短波通信好抗干扰性比短波通信好地球地球计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向 两个地面站之间传送两个地面站之间传送 距离：距离：50 -100 km27地球地球卫卫 星星 1G(109)-20G 卫星通信本质还是无线通信，卫星通信本质还是无线通信， 卫星作为中继器和放大器卫星作为中继器和放大器 微波通信方式微波通信方式 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输

13、媒体 非导向非导向28卫星通信的高度卫星通信的高度范艾伦带范艾伦带计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向29 与地面站相对固定位置 使用3个卫星覆盖全球 卫星通信频带很宽，通信容量很大地球同步卫星地球同步卫星计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向 传播时延大 适合广播通信 保密性差30中间轨道卫星中间轨道卫星 目前没有被用于通信 应用于GPS 24颗星计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非非导向导向北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统BDS是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系

14、统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。 空间段计划由35颗卫星组成，已发射了17颗卫星，定位精度10米。 特色：短信功能，每条可以发送120个汉字。计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向32低轨道卫星低轨道卫星 需要大量卫星 地面站不需要大功率 往返延迟小Example: Iridium(77铱,66镝),motorola Globalstar(48) Teledesic- 军事卫星通信系统 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向33低轨道卫星低轨道卫星 I

15、ridium ,在太空转发信号 Globalstar,在地面转发信号计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向34红外红外线线 既可做点到点通信，也可进行广播式通信既可做点到点通信，也可进行广播式通信 穿透性差穿透性差 适合短距离通信适合短距离通信 有方向性、便宜并且容易制造有方向性、便宜并且容易制造 不能穿透坚实的物体不能穿透坚实的物体 红外通信不能在室外使用红外通信不能在室外使用 使用红外系统不需要政府授权使用红外系统不需要政府授权 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向35光波光波1014 穿透性差 有方向性 价格便宜 高带

16、宽 不需要授权 不能穿透雨雾 激光波束窄,精确对准计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向36小小 结结 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差 微波在空间主要是直线传播 地面微波接力通信 卫星通信 红外线用于室内短距离通信计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体 非导向非导向37媒体选择参考媒体选择参考安装一个小型局域网络选择双绞线、无线或者同轴电缆把多个远程站点（如在WAN上）连接到一起可以选择光纤与移动着的计算机连网无线媒介必不可少计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：传输媒体传输媒体38通信系统模型通信系统模型传输系

17、统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 n 传输系统：数字的/模拟的n 信号：数字的/模拟的物理层要完成信号转换问题39区分几个术语区分几个术语 消息(Message) 有意义的实体 数据(data) 运送消息的实体 (对消息进行编码) 信号(signal) 数据的电气的或电磁的表现 (数据的载体)声音是消息，用2进制数据来表示，转换成信号来传输计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 40数据和信号的分类数据和信号的分类 数据 模拟

18、数据 数字数据 信号 模拟信号 数字信号模拟的模拟的随时间连续变化的随时间连续变化的数字的数字的离散的离散的计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 41模模/数转换和数数转换和数/模转换模转换AnalogDataAnalog Signal放大器调制器Analog DataDigital Signal PCM编码器 Digital DataAnalog Signal调制器Digital DataDigital Signal 数字发送器数字传输系统模拟传输系统计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 42信道基本概念信道基本概念 单工通信 只能

19、有一个方向的通信而没有 反方向的交互 广播 半双工通信 通信的双方都可以发送信息，但 不能双方同时发送 对讲机 全双工通信 通信的双方可以同时发送和接收 信息 电话计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 43通信系统性能的基本参数（通信系统性能的基本参数（1） 信道带宽：信道能够通过的频率范围 比特率：单位时间内发送信息的比特数。 比特比特/秒（秒（bps） 波特率：每秒钟的采样率，每一个采样发送一份信息，这份信息称为码元，因此也称为码元率。 波特（波特（baud） 波特率和比特率的关系波特率和比特率的关系 ： 比特率 = 波特率*码元位数计算机网络计算机网络2.

20、物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 44例：有一个信道，其最高码元传输速率为6000Baud 若一个码元能携带1比特的信息量，则： 最高信息传输速率为6000比特/秒 若一个码元能携带3比特的信息量，则： 最高信息传输速率为18000比特/秒01(1 bit per symbol)1001011 1 11 1001001 1001000(3 bit per symbol)通信系统性能的基本参数（通信系统性能的基本参数（2）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 45基带信号基带信号- 就是将数字信号1 或0 直接用两种不同 的电压来表示，然后送到线路上去传输计

21、算机网络计算机网络2. 2. 物理层：物理层：信号传输信号传输 01100010p 讨论：基带信号传输？解决办法：调制调制问题1：基带信号含有较多低频成分，甚至有直流成分， 而许多信道不能传输！导致结果：方形波无法直接传输46调制技术（调制技术（1）-基带调制基带调制 基带调制- 编码 - 仅对基带信号的波形进行变换，以适应信道 特征，变换后的信号仍然是基带信号。 - 可采用的编码方式主要有：不归零编码、归 零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信号传输信号传输 0 0 1 1 0 1 0 0（b）曼彻斯特编码（c）差分曼彻斯特编码（a）不归零（NRZ

22、）编码高低高低高低调制技术（调制技术（2）-带通调制带通调制计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信号传输信号传输 带通调制-使用载波 - 基带信号经过载波调制后，其频率范围搬移 到较高的频段，同时转换为模拟信号，以便 在信道中传输 调制器主要作用：波形变换器波形变换器，把基带数字信号的波形变换为适合模拟信道传输的波形。 解调器主要作用：波形识别器，波形识别器，将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。 在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施48计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 调制器与解调器作用调制器与解调器作用49 调幅AM - 通过调整载波振幅来表

23、示数字信号 调频FM - 通过调整载波频率来表示数字信号 调相PM - 通过调整载波相位来表示数字信号 正交振幅调制QAM 混合调制方法带通调制技术（带通调制技术（1）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 载波：正弦波50 调调 幅幅 调调 频频 调调 相相数字信号数字信号计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 正常幅度为正常幅度为1, 0幅度为幅度为0低频为低频为0，高频为，高频为1带通调制技术（带通调制技术（2）51计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 如何提高调制效率？如何提高调制效率？n 调幅：调制一次幅度代表多几个位！如

24、4调幅技术1/4：00； 1/2：01； 3/4：10； 1：11n 调频：一般思路：通过更多的频段来调制信息。 问题：频段本身就是通信资源。 结论：调频技术比较少的引用到现代的调制技术中n 调相：多相位调制。如4相位、8相位调制等52信道传输比特率无限？信道传输比特率无限？(1)问题问题：调制的级别越多，即使一个很小的噪声就可能导致一个错误，同时一个错误有可能隐含了许多错误的位。结论结论：调制的级别不是越多越好!结论：在信道上的数据传输速率不是无限的结论：在信道上的数据传输速率不是无限的!问题：一条信道的最大传输速率是多少？计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 53信道

25、的最高码元传输速率（信道的最高码元传输速率（1） 实际信道中，码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或干扰噪声越大，或传输媒体质量越差，输出端的波形的失真就越严重。 限制码元传输速率因素：带宽和信噪比计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 54 信道带宽 一个信道的最大数据率 信噪比 S信号功率 N噪声功率 信噪比（dB）=10log10 (S/N )（dB）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 信道的最高码元传输速率（信道的最高码元传输速率（2）55Shannon定理（噪声信道）定理（噪声信道） 如果信道的带宽为W，信噪比为S/N，则该噪

26、声信道的最大传输率为：最大传输率（位/秒）=Wlog2(1+S/N)当噪声不存在时？则S/N，传输速率可以为？ 香农定理表明，信道的带宽越大或者信道中的香农定理表明，信道的带宽越大或者信道中的信噪比越大，则信噪比越大，则信道的信道的极限传输速率越高极限传输速率越高! !计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 56p下一个问题: W一定，且S/N和码元传输速率都达到上限，信道传输比特率还能提高吗？解决：让每一个码元携带更多比特的信息量解决：让每一个码元携带更多比特的信息量+调制技术调制技术 但，实际信道上达到的信息传输速率要比香农给出的极限传输速率低不少！计算机网络计算机网络

27、2. 物理层：物理层：调制技术调制技术 信道传输比特率无限？信道传输比特率无限？(2)多路复用技术多路复用技术 问题的提出：问题的提出： （1）调制解调技术解决了信道上一路数字信号传输的问题 （2）运营商希望在一条物理干线上传输多个会话新的问题：多路信号共享一个传输信道的问新的问题：多路信号共享一个传输信道的问题题计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 多路复用技术多路复用技术+( ) 复用复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念 +A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2共享信道(a) 使用单独的信道(b) 使用共享信道复用分用计算机网络计算

28、机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 59基本复用技术基本复用技术 FDM（频分多路复用） TDM（时分多路复用） STDM（统计时分复用） WDM（波分复用） CDMA（码分多址）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 60频分多路复用频分多路复用n 基本原理：频谱分为频段，不同用户使用不同频段计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 特点：特点：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源；所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源；用户分配到带宽后，自始至终占用。用户分配到带宽后，自始至终占用。频率时间频率 1频率 2频率 3频

29、率 4频率 561时分多路复用时分多路复用n 基本原理：用户轮流使用整个带宽, 每次使用一段时间计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 频率时间B C DB C DB C DB C DAAAATDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧将时间划分为一段段等长的时隙，每个用户分配一个时隙；将时间划分为一段段等长的时隙，每个用户分配一个时隙；所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度。所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度。62时分复用特点（时分复用特点（1）频率时间B C DB C DB C DB C DAAAAA 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TD

30、M 帧TDM 帧TDM 帧计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 63时分复用特点（时分复用特点（2） 频率时间C DC DC DAAAABBBB C DB 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 64时分复用特点（时分复用特点（3） 频率时间BDBDBDAAAA BCCCC DC 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 65时分复用特点（时分复用特点（4） 频

31、率时间B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 66时分复用可能会造成时分复用可能会造成线路资源的浪费线路资源的浪费 ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 67改进：统计时分复用改进：统计时分复用 STDM用户ABCDabcd

32、ttttt3 个 STDM 帧#1acbab bcacd#2#3统计时分复用计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 68波分复用波分复用WDM 光的频分复用光的频分复用光纤光纤2光纤光纤3光纤光纤1共享光纤共享光纤计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 棱柱棱柱/衍射光栅衍射光栅F1F2F3共享光纤的光谱共享光纤的光谱F2F1F3 光谱光谱 采用无源设备，更可靠采用无源设备，更可靠u WDM-在一根光纤上复用两路光载波信号 密集波分复用密集波分复用DWDM： 复用 80 路或更多路数的光载波信号69 又称码分多址CDMA 所有用户信号均占

33、用信道的全部带宽和任意时间段 各用户使用经过精心挑选的不同码型，各用户之间不会造成干扰 特点：很强的抗干扰能力，保密性强，语音质 量较好，可靠性好，通信容量大，手机平均发射功率低码分多路复用码分多路复用计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 70 每一个站都被分配了一个惟一的m位的代码， 称为时间片序列时间片序列&码片码片 如m=8，站A的时间片序列为A=0001 1011 传输位“1”，发送时间片；传输位“0”，发送时间片 的补码。如A站，发送位“1”，则发送0001 1011 发送位“0”，则发送1110 0100CDMA基本原理（基本原理（1）问题：发送b位数

34、据，实际发送mb位。Crazy！计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 扩频通信技术-源站所占用的频带宽度提高到原来的M倍！71 正交特性正交特性：所有的时间片都是两两正交（归一化 正交），即时间片S和T的内积(写为ST)为0A：0001 1011 表示为：（-1，-1，-1， 1，1，-1，1， 1）B：0010 1110 表示为：（-1，-1， 1，-1，1， 1，1，-1）011miiiTSmTS0)11111111 ( BAS S=1S S=-1计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 CDMA基本原理（基本原理（2）72 数据发送

35、数据发送：多个站点同时发送数据时，则发送信号线性相加如A发送1，同时B发送1，则发送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） 数据接收数据接收：同时接收到信号，利用正交特性解码信息A （A+B）=A A+A B=1+0=1 （表示发送了位1）B （A+B）=B A+B B=0+1=1 （表示发送了位1）计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 结论：内积结果为结论：内积结果为1，源站发送了位，源站发送了位1；内积结果为内积结果为-1，源站发送了

36、位，源站发送了位0；内积结果为；内积结果为0，源站没发数据；，源站没发数据；CDMA基本原理（基本原理（3）73几种复用技术的比较几种复用技术的比较 FDM 将大房间隔成若干个小房间，每个小房间里的 人互相交流。 TDM 在同一个房间轮流发言的方式，但一次只能一 个人说，一个说完，另一个继续。 CDMA 把所有的人放在一个大房间里，他们说着不同 的语言。这样他要交流只要找自己的语言的那 个，而不用担心别的语言的噪声。 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：信道复用技术信道复用技术 74数字传输系统数字传输系统 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 模拟模拟信号

37、的数字化传输技术信号的数字化传输技术 n 数字传输技术具有传输差错可控、易于复用等优点，数字传输技术具有传输差错可控、易于复用等优点，目前已成为大容量、远距离通信的首选技术，也是远距目前已成为大容量、远距离通信的首选技术，也是远距离网络依赖的传输技术。离网络依赖的传输技术。n PCM脉码调制脉码调制 用于模用于模/数转换数转换Analog DataDigital Signal PCM编码器 n模模/数转换过程：数转换过程：取样取样量化量化编码编码75PCM（1）采样周期 Tt信号1001001111000010t编码t采样-2.1-2.18.28.20.90.9-2.8-2.8t量化-2-28

38、 81 1-3-3计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 76PCM（2） 1001001111000010tPCM数据数据t还原还原t解码解码-2-28 81 1-3-3计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 77PCM标准标准 北美 欧洲、中国、南美 日本计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 为有效利用传输线路，对多个话路PCM信号进行 时分复用时分复用782.0488.44834.368139.264564.9921.5446.31244.736274.1761.5446.31232.06497.728

39、397.20064kbpsJ1E1T1J2E2T2J3E3T3J4E4T4J5E5x30 x24x24x 4x 4x 4x 4x 7x 5x 4x 6x 3x 4x 4欧洲欧洲北美北美日本日本三大数字体系三大数字体系-TEJ标准标准计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 79 PCM数字传输系统问题： - 速率标准不统一- 精确同步传输没有实现SONET/SDH 解决： SONET /SDH标准推出标准推出 - 统一统一速率标准速率标准 - 实现精确同步实现精确同步 - 都采用时分多路复用时分多路复用技术计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输

40、系统 80速率体系速率体系 SONET 北美、日本每125us发送810字节数据（STS-1/OC-1）SONET基本带宽=810*8bits/125us=51.84Mbps（相当于T3/E3）SDH基本带宽=155.52Mbps （相当于OC-3） 计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：数字传输系统数字传输系统 SDH 欧洲、中国对电信号对电信号 STS-1对光信号对光信号 OC-1 三大数字体系在三大数字体系在 STM-1 获得统一获得统一 !81宽带接入技术宽带接入技术计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 82ADSL 用数字技术对现有的模拟电话用户线进

41、行改造， 使它能够承载宽带业务 把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而 把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用 DSL 就是数字用户线，前缀 x 表示在数字用 户线上实现的不同宽带方案 ;A表示非对称的计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 83ADSL特点特点 上行和下行带宽不对称 上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户 ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL 调制解调器 ADSL 调制解调器目前采用离散多音调 DMT调制技术 “多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思计算机网络计算机

42、网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 84DMT频谱划分频谱划分频谱频谱频率频率上行信道上行信道传统电话传统电话04下行信道下行信道(kHz)401381100计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 DMT 调制技术采用频分复用频分复用方法1、 把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信 道，一部分用于上行信道，一部分用于下行信道2、每个子信道占据 4 kHz 带宽ADSL 的数据率的数据率 由于用户线的具体条件往往相差很大，当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量，以确定采用什么调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。自适应自适应 ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。尽力而为尽力而为计算机网络计算机网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 ADSL 的组成 ATU-CATU-CATU-RATU-C用户线 电话分离器 区域宽带网至 ISP居民家庭基于 ADSL 的接入网端局或远端站DSLAM至本地电话局PSPS数字用户线接入复用器 DSLAM (DSL A