网络第二讲物理层ygm

1、复习题1. APRANET采用（）思想解决复杂的计算机网络问题。2. 在计算机网络结构中，下层为上层提供（），供上层（）。3. 计算机网络的OSI模型包括几层？4. 计算机网络的TCP/IP模型包括哪四层？在折中的五层结构中把（）分为两层（）和（）。5. 在计算机网络（五层）模型中，除去物理层，其它上层数据传到下层需要加入（）6. 下层数据传到上层需要（）。7. 同一系统内上下层之间通过（）通信？ 8. 不同系统的对等层之间通过（）通信？23本章要求本章要求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 理解宽带接入技术本

2、章重点 明确物理层的任务 了解几种常用的信道复用技术； 了解几种常用的宽带接入技术；5回顾五层协议的体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6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？传输什么信号？适应什么环境？有什用什么物理介质？传输什么信号？适

3、应什么环境？有什么传输特点？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0-1序列变换为相应的传输信号？传输速度多快？序列变换为相应的传输信号？传输速度多快？如何计算？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的数字信号？传输速度多快？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？如何计算？ else物理层的主要任务 确定与传输媒体接口的有关特性。即： 机械特性：传输介质的物理性质尺寸等； 电气特性：传输电信号范围； 功能特性：某电信号所代表的含义； 过程特性：指明不同功能的各种可能事件的出现顺序；8脉脉 络络解决问题解决问题多

4、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 物理层物理层 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信手段的差异; 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。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 传输介质为谁服务？10 物理连接上的传输方式有两种：并行传输：多个比特同时传输 用于计算机中CPU与内存、高速硬件之间串行传输：一个一个比特的按时间顺序传

5、输 用于传输线上，节约成本和空间物理层要完成串并/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 11传输介质的分类传输介质的分类两类：有线（导向）和无线（非导向）选择传输介质需要考虑的因素：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 12 双绞线双绞线 同轴电缆同轴电缆 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13双绞线双绞线p 屏蔽: STP 、UTPp 绞合度：1-7类（

6、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RJ4514RJ45 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？15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 、 75 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16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

7、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17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 光纤通信原理: 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18光光 纤（纤（2）p 传输模式：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-

8、导向导向多模缺点：距离越远，失真越严重 没有反射，直线传播，失真非常小 19 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 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21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

9、插头插头三种连接方法，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0110100

10、3001000频率(MHz)衰减(dB/km)051015202530355类UTP双绞电缆23 在空间利用电磁波直接传送和接收信号的媒体 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 为了使不同领域在使用电磁波通信时

11、不产生互相干扰，为了使不同领域在使用电磁波通信时不产生互相干扰，人们规定了不同领域使用的电磁波的频谱人们规定了不同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媒体非导向传输媒体24目前主要的非导向传输媒体目前主要的非导向传输媒体1. 无线电波2. 微波3. 红外线4. 光波5. 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251 无线电无线电 104Hz-108Hz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 非导向非导向电离层 很容易产生很容易产生 低频部分（低频部分（a），沿地面传

12、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，直线传播，穿透性差，传输距离远输距离远 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262 微波微波108Hz-1010Hz 直线传播要求发射器和接收器精确对齐 穿透性差 频段较高,带宽大,特别适合于卫星通信 容易被水吸收 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 距离：50 -100 km27地球地球3 卫卫 星星 1GHz(109)-20GHz 卫星通信

13、本质还是微波通信 卫星作为中继器和放大器 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 非导向非导向延时覆盖地球需要最少卫星数目高轨道中轨道低轨道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，通信容量很大高轨道：地球同步卫星高轨道：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 缺点： 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 应用于卫星导航系统，例如 GPS（

14、 Global Positioning System）24颗星 北斗卫星导航系统BDS35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GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。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

15、、独立运行的全球卫星导航系统，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: motorola破产的铱星计划Iridium(77), 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

16、向33低轨道卫星两种利用形式低轨道卫星两种利用形式 Iridium ,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343 红外线红外线(Infrared,1011-1014) 既可做点到点通信，也可进行广播式通信 穿透性差 适合短距离通信 有方向性、便宜并且容易制造 不能穿透坚实的物体 红外通信不能在室外使用 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354 光波光波1014 穿透性差 有方向性 价格便宜 高带宽 不需要授权 不能穿透雨雾 激光波束窄,精确对

17、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计算机网络传输介质选择参考计算机网络传输介质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：传输媒体传输媒体通信系统中的常见术语简介 消息，数据，信号 信道，信道

18、带宽，比特率，波特率 基带信号 调制，编码 香农定理39区分几个术区分几个术语语 消息(Message) 有意义的实体 数据(data) 运送消息的实体 (在计算机中对消息进行编码) 信号(signal) 数据的电气的或电磁的表现 (数据的载体)例如：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数据和信号的分数据和信号的分类类 数据 模拟数据 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通信

19、系统模型中的消息、数据和信号通信系统模型中的消息、数据和信号传输系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微信消息传输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/模拟的如何实现信号与传输系统的匹配是物理层要完成的问题42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 DataD

20、igital 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 在通信时需要把数据转换成信号在通信时需要把数据转换成信号43信道基本概念信道基本概念 单工通信 只能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 44通信系统性能的基本参数（通信系统性能的基本参数（1 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

21、比特/ /秒（秒（bpsbps） 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（baudbaud） 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. 物理层：物理层：通信基础知识通信基础知识 45 例：有一信道，其最高波特率（码元率）为6000Baud 若一个码元能携带1比特的信息量， 则：最高信息传输比特率为6000比特/秒 若一个码元能携带3比特的信息量， 则：最高信息传输比特率为18000比特/秒01(1 bit per symbol)1001011 1 11 1001001 10010

22、00(3 bit per symbol)理解比特率与波特率的关系理解比特率与波特率的关系 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 46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基带信号通常用于近距离信号传输，如LAN,PCBp实际上远距离基带信号传输并不可行解决办法：调制调制modulate; 因为基带信号含有低频成分，甚至有直流成分，而许多信道不能传输这种信号！ 导致：基带信号不适合直接传输！ +5V0V47调制技术（调制技术（1

23、）-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）编码高低高低高低差分曼彻斯特编码：如果在两位周期交界处电平没跳变，则表示“1”，有跳变，则表示“0”，有的标准相反 曼彻斯特编码：每个周期的一次跳变是上跳变表示“0” ，下跳变表示“1”。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

24、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 在信道中传输带通调制需要调制解调器带通调制需要调制解调器（MODEM）！）！ 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49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50 调幅AM - 通过调整载波振幅来表示数字信号 调

25、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51 调调 幅幅 调调 频频 调调 相相数字数字信号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1, 0幅度为0低频为0，高频为1常见带通调制技术例子常见带通调制技术例子52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4调幅技术1/4：00； 1/2：0

26、1； 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53信息传输速度如何？信道传输比特率无限？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 54信道的最高码元传输速率（信道的最高码元传输速

27、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 55 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 “噪声”的广义的定义就是：“在处理过程中设备自行产生的信号”，这些信号与输入信号无关。 信噪比（dB）=10log10 (S/N )（dB） 例如：某音箱的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的108倍，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

28、的最高码元传输速率（2）带宽和信噪比与传输率有何关系呢？56Shannon定理定理 如果信道的带宽为W，信噪比为S/N，则该噪声信道的最大传输率为：最大传输率（位/秒）=Wlog2(1+S/N) 香农定理表明，信道的带宽越大或香农定理表明，信道的带宽越大或者信道中的信噪比越大，则信道的极限者信道中的信噪比越大，则信道的极限传输速率越高传输速率越高! !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 57p问题: W一定，且S/N和码元传输速率都达到技术上限后，信道传输比特率还能提高吗？p答：能。解决方法：让每一个码元携带更答：能。解决方法：让每一个码元携带更多比特的信息量多比特的信

29、息量+调制技术调制技术p但由于目前技术限制，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)复习题复习题1.在通信系统中解释以下问题。2.什么是消息？数据？信号？3.从通信方向上来分，信道哪几种类型？4.什么是信道带宽？5.比特率=波特率 ？6.什么是基带信号？7.调制器作用？解调器作用？8.基本调试技术有哪三种？9.某音箱的信噪比为80dB，即输出信号功率是噪音功率的多少倍？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 问题的

30、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题新的问题：多路信号共享一个传输信道的问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 复用复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念 A1A2B1B2C1C2(a) 使用单独的信道+( )+A1A2B1B2C1C2共享信道(b) 使用共享信道复用分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 61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）

31、 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 62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频率 4频率 563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：

32、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分复用帧将时间划分为一段段等长的时分复用帧TDM，每个用，每个用户分配户分配TDM的一个时隙；所有用户在不同的的一个时隙；所有用户在不同的TDM内占内占用相同的频带宽度。用相同的频带宽度。64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

33、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 66时分复用利用率如何？时分复用利用率如何？ 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，由于计算机数据具有突发性，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ABC

34、Dabcdttttt3 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 光纤光纤2光纤光纤3光纤光纤1共享光纤共享光纤棱柱棱柱/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-在一根光纤上复用多路光载波信号 密集波分复用密集波分复用DWDMDWDM 复用 80 路或更多路数的光载波信号69 又称码分多址CDMA

35、所有用户信号均占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 CDMA原理略！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

36、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 71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，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。n数字传输核心技术：脉冲编码调制： PCMAnalog DataDigital Signal PCM编码器 n模/数转换过程：取样量化编码72PCM调制过程采样周期 Tt信号1001001111000010t编码t采样-2.1-2.18.28.20

37、.90.9-2.8-2.8t量化-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 73PCM解调过程 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 74PCM国际标准问题国际标准问题北美欧洲、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，对多个线路PCM信号进行：时分复用。不同国家标准不一。时分复用。不同国家标准不一。752.0488.44834.368139.264564.9

38、921.5446.31244.736274.1761.5446.31232.06497.728397.20064kbpsJ1E1T1J2E2T2J3E3T3J4E4T4J5E5x30 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 76-速率标准不统一-精确同步传输没有实现 解决： SONET /SDHSONET /SDH标准推出标准推出 - - 统一速率标准统一速率标准 - - 实现精确同步实现精确同步 - - 都采用时分多路复用时

39、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系统 PCM数字传输系统的问题77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 !78宽带接入技术宽带接入技术计算机网络计算机

40、网络2. 物理层：物理层：宽带接入技术宽带接入技术 常用的个人用户宽带接入技术1.3G/4G（移动通信接入）2.ADSL（宽带接入）3.HFC（有线电视网接入）4.FFTx（光纤接入）1、3G/4G移动网络接入缺点：接入费用高！812、ADSL 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 用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，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把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用上网使用. .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

41、技术 82ADSL特特点点 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调制技术(DMT) “多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思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 83DMT频谱划频谱划分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

42、 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 的数据率特的数据率特点点 自适应：自适应：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。 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。尽力尽力而为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接入端接单元