CH2-5ed 物理层(修改)

1、计算机网络（第 5 版）第 2 章 物理层第 2 章 物理层2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识2.2.1 数据通信系统的模型2.2.2 有关信道的几个基本概念2.2.3 信道的极限容量2.2.4 信道的极限信息传输速率2.3 物理层下面的传输媒体2.3.1 导向传输媒体2.3.2 非导向传输媒体第 2 章 物理层（续）2.4 信道复用技术 2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用2.5 数字传输系统2.6 宽带接入技术 2.6.1 xDSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术2.1 物理层的基

2、本概念 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： n机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。n电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。n过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2.2 数据通信的基础知识2.2.1 数据通信系统的模型1.简单通信系统简单通信系统PCPCPCPC传输系统传输系统网卡网卡网卡网卡COM源站 发送器 传输系统 接收器 目的站 例1：例2：模型：2.网络通信系统：不同的网络连接形式决网络通信系统：不同的网络连接形式决定不同的类型定不

3、同的类型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调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机 一般认为数据通信系统由数据终端设备一般认为数据通信系统由数据终端设备DTEDTE、数据电路、数据电路终结设备终结设备DCEDCE以及传输信道三部分组成，如下图所示：以及传输信道三部分组成，如下图所示： 传输控制器通信控制器中央处理机传输信道DTEDTEDCEDCE数据电路数据链路接口接口数据输入输出设备数据电路终结设备数据电路终结设备3.几个术语n数据数据(data)(da

4、ta)是预先约定的、具有某种含义是预先约定的、具有某种含义的任何一个数字或一个字母的任何一个数字或一个字母( (符号符号) )以及它们的以及它们的组合。例如组合。例如, ,约定用数字约定用数字“06”06”表示确认信息表示确认信息（ACKACK）, ,数字数字“15”15”表示否认信息（表示否认信息（NAKNAK）。这）。这里里, ,数字数字“06”06”和和“15”15”就是数据就是数据, ,是运送消息是运送消息的实体。的实体。n码元码元(code)在使用时间域（或简称为时域）在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形

5、。基本波形。信号信号 把消息转换成适合于信道传输的物理量，就是把消息转换成适合于信道传输的物理量，就是信号。通信中的信号有电信号和光信号两种。信号。通信中的信号有电信号和光信号两种。 模拟信号模拟信号是指信号的某一参量可以取无穷多个值，并且与原始消息是指信号的某一参量可以取无穷多个值，并且与原始消息直接对应的信号，如话音信号及其按照抽样定理所得的直接对应的信号，如话音信号及其按照抽样定理所得的PAMPAM样值信号等；样值信号等； 数字信号是指信号的某一参量只能取有限多个值，且与数字信号是指信号的某一参量只能取有限多个值，且与原始消息不直接对应的信号，如计算机终端输出的二进制原始消息不直接对应的

6、信号，如计算机终端输出的二进制信号及其经过信号及其经过PSKPSK、FSKFSK等调制方式调制后所得的信号等等调制方式调制后所得的信号等 按照通信系统中的传输信号的不同，可分为模拟通信按照通信系统中的传输信号的不同，可分为模拟通信和数字通信两大类，和模拟通信相比数字通信更具优越性。和数字通信两大类，和模拟通信相比数字通信更具优越性。 2.2.2 有关信号的几个基本概念1.通信方式.半双工传输 半双工通信时数据可以双向传输，但不能同时进行。.单工传输 单工通信只允许数据按指定的一个方向传输。.全双工传输 双工通信方式允许在两个方向上同时传输数据。2.基带(baseband)信号和带通(band

7、pass)信号 n基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。 n带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。 几种最基本的调制方法 n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。 n最基本的二元制

8、调制方法有以下几种：n调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 n调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。n调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 对基带数字信号的几种调制方法 010011100基带信号调幅调频调相信号的绝对带宽和有效带宽信号的绝对带宽和有效带宽信号带宽：是指信号的频谱宽度；信号带宽：是指信号的频谱宽度；绝对带宽：指信号本身固有的带宽；绝对带宽：指信号本身固有的带宽；)5(2sin(51)3(2sin(31)2sin()(tftfftts即是：即是：例如：例如：+.+.sin11)(kkts（k k为奇数）为奇数）(2kft)(2kft)3.3.数据

9、传输速率与通信系统带宽数据传输速率与通信系统带宽设备有效带宽：一个绝对带宽为设备有效带宽：一个绝对带宽为的信号，在通过一个有的信号，在通过一个有 限带宽的传输设备、介质时，所能通过的限带宽的传输设备、介质时，所能通过的 最高频率与最低频率之差；最高频率与最低频率之差；信号有效带宽：包含绝大多数信号能量的频带宽度；信号有效带宽：包含绝大多数信号能量的频带宽度；例：若一个通信网带宽为例：若一个通信网带宽为4MH4MHZ Z ，传输信号为方波，当，传输信号为方波，当 基波频率为基波频率为f f0 01 MH1 MHZ Z 时，试请问数据的传输速率时，试请问数据的传输速率 是多少呢？是多少呢？理论证明

10、：在信道带宽一定情况下，数据传输速率越高，理论证明：在信道带宽一定情况下，数据传输速率越高，频率频率f0f0越大，则信道通过的谐波数越少，信号的失真程度越大，则信道通过的谐波数越少，信号的失真程度越大，直到信号无法被正确识别。越大，直到信号无法被正确识别。理论证明：在信道带宽一定的情况下，数据传输速率越高，理论证明：在信道带宽一定的情况下，数据传输速率越高，频率频率f0越大，则信道通过的谐波数越少，信号失真程度越大，越大，则信道通过的谐波数越少，信号失真程度越大，直到信号无法被正确识别。直到信号无法被正确识别。结论：在系统最大容错能力一定的条件下，可增加带宽和结论：在系统最大容错能力一定的条件

11、下，可增加带宽和提高基本频率来提高数据的传输速率。提高基本频率来提高数据的传输速率。思考题：某通信系统的带宽为思考题：某通信系统的带宽为16MHz，传输信号为方波信号，传输信号为方波信号，其基波频率其基波频率f0为为2MHz，请计算它的数据的传输速率？当，请计算它的数据的传输速率？当f0为为4MHz时的速率又是多少？其系统的最大容错能力为时的速率又是多少？其系统的最大容错能力为)5(2sin(51)3(2sin(31)2sin()(tftfftts)5(2sin(51)3(2sin(31)2sin()(tftfftts4.数据传输与处理数据传输与处理 数据从源站到目的站的传输过程中，必须要考虑

12、以下几数据从源站到目的站的传输过程中，必须要考虑以下几个问题：个问题：v 数据的特性；数据的特性；v 用于传输数据的实际物理手段；用于传输数据的实际物理手段；v 在传输过程中如何保证数据的正确性。在传输过程中如何保证数据的正确性。 包括两类：包括两类： 模拟数据：音频、视频数据模拟数据：音频、视频数据 数字数据：由数字数据：由0 0 、1 1 序列构成的数据序列构成的数据（1 1）、语音数据：）、语音数据：电话系统：电话系统：3003003400Hz3400Hz 采样频率：采样频率：8000Hz8000Hz 量化系数：量化系数：8bit8bit 数据速率：数据速率：64Kbps64KbpsdB

13、dB34003400700700400400语音语音声音声音HZ（2 2）、视频数据）、视频数据 基本属性：空间分辨率：基本属性：空间分辨率：768768576 640576 640480480 色彩分辨率：色彩分辨率：24bit24bit 时间分辨率：时间分辨率：25Fbps 30Fbps25Fbps 30Fbps（3 3）、数字数据：）、数字数据： 由由0 0、1 1构成的数字序列，应进行一定的编码才构成的数字序列，应进行一定的编码才能有效地进行通信。能有效地进行通信。数字数据编码非归零编码（非归零编码（NRZ，Non-Return to Zero） 曼彻斯特编码（曼彻斯特编码（Manch

14、ester） 差分曼彻斯特编码（差分曼彻斯特编码（Differential ManchesterDifferential Manchester）编码规则nNRZ:NRZ:使用两个不同的电平值来代表两个二进制使用两个不同的电平值来代表两个二进制数字，通常规定，用低电平表示逻辑数字，通常规定，用低电平表示逻辑“0”0”，用，用高电平表示逻辑高电平表示逻辑“1”1”；nMachesterMachester：每一比特的周期：每一比特的周期T T分为前分为前T/2T/2和后和后T/2T/2，前，前T/2T/2传输该比特的反码，后传输该比特的反码，后T/2T/2传输该比传输该比特的原码；特的原码；nDif

15、fer MachesterDiffer Machester：若码元为：若码元为0 0，则其前半个码，则其前半个码元的电平与前一个码元的后半个码元电平相同，元的电平与前一个码元的后半个码元电平相同，若码元为若码元为1 1，则其前半个码元的电平与前一个码，则其前半个码元的电平与前一个码元的后半个码元电平相反，无论码元是元的后半个码元电平相反，无论码元是0 0或或1 1，在码元的中间时刻一定要有一次电平跳变。在码元的中间时刻一定要有一次电平跳变。三种编码波形0 01 11 10 01 1NRZNRZManchesterManchesterDifferentialDifferentialManches

16、terManchester5. Analog Data Analog SignalAnalog Data Analog SignalDigital Data Digital SignalDigital Data Digital Signal可以有四种数据传输形式，可以有四种数据传输形式，也就形成了四类传输系统也就形成了四类传输系统（1 1）、模拟数据以模拟信号方式传输）、模拟数据以模拟信号方式传输例如：目前的广播、电视通信系统。例如：目前的广播、电视通信系统。 AudioAudio数据数据 直接以直接以AudioAudio信号传输信号传输 调制编码后传输：调制编码后传输：（2 2）、模拟数据以

17、数字信号方式传输）、模拟数据以数字信号方式传输 例如：声例如：声 卡卡 模拟语音模拟语音PCMPCM数字数据数字数据数字信号数字信号 视频卡视频卡 模拟视频模拟视频采集编码采集编码数字化数字化数字信数字信号号 Analog Data Analog Data Digital Signal Digital Signal（3 3）、数字数据以模拟信号方式传输）、数字数据以模拟信号方式传输（4 4）、数字数据以数字信号方式传输）、数字数据以数字信号方式传输 编码转换成比特流即可。编码转换成比特流即可。PCPCMODEMMODEMPCPCMODEMMODEMPSTNPSTN* * * 远程传输：远程传输

18、： 模拟信号：模拟信号： 放大器放大器(Amplifier)(Amplifier) 数字信号：数字信号： 中继器（中继器（RepeaterRepeater）n 主要有三种：主要有三种：。 规则介质：规则介质： 线性；（双绞线，同轴电缆，光纤）线性；（双绞线，同轴电缆，光纤）不规则介质：非线性；（空气）不规则介质：非线性；（空气）解决办法：模拟信号解决办法：模拟信号放大器；放大器； 数字信号数字信号中继器；中继器；1 1）、衰减：指信号强度随传输距离的增加而减弱。）、衰减：指信号强度随传输距离的增加而减弱。 任何传输介质都存在衰减问题任何传输介质都存在衰减问题 。（2 2）、延迟失真：因不同频率

19、的信号在同一介质中传）、延迟失真：因不同频率的信号在同一介质中传 输速率的不同而引起的。输速率的不同而引起的。 HzHzmsmsHzHz对模拟信号：可以不考虑；对模拟信号：可以不考虑；对数字信号：码间干扰；对数字信号：码间干扰；延迟均衡器延迟均衡器msms计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室（3 3）、噪声：凡引入的无用信号，均称为噪声。）、噪声：凡引入的无用信号，均称为噪声。 主要有主要有四种：四种： 热噪声：传输设备、介质中的电子做布朗运动热噪声：传输设备、介质中的电子做布朗运动 所产生的噪声。所产生的噪声。 任何绝对零度以上的系统都有热噪声；任何绝对零度以上的系统都有热噪声；

20、热噪声是均匀分布的；热噪声是均匀分布的；难以被克服；难以被克服；热噪声的功率密度：热噪声的功率密度：；T T：KelvinKelvin温度；温度；K:Boltzmanns=1.3803K:Boltzmanns=1.3803101023 23 J/KJ/K在在WHzWHz带宽内（不考虑信号频率带宽内（不考虑信号频率f f）：）：；（上限）；（上限） 计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室 交调噪声：多个不同频率的信号共存于同一介质或交调噪声：多个不同频率的信号共存于同一介质或 信道时信号之间相互调制所产生的噪声；信道时信号之间相互调制所产生的噪声；f1f1、f2f2、f3f3f1 f1

21、 f2f2f1 f1 f2f2f1 f1 f2f2如果如果f3f3相互影响相互影响 串扰：信号之间的有害耦合；串扰：信号之间的有害耦合；双绞线：双绞线：计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室 脉冲噪声；脉冲噪声； 来源：雷电、电磁干扰、设计上的不合理；来源：雷电、电磁干扰、设计上的不合理； 特点：持续时间短、幅度大且不连续；特点：持续时间短、幅度大且不连续； 对模拟信号影响较小；对模拟信号影响较小； 对数字信号影响较大；对数字信号影响较大；0.01s0.01s模拟模拟如果：数字信号速率：如果：数字信号速率：64Kbps64Kbps则有：则有：640bit640bit错误错误计算机专业

22、教研室计算机专业教研室计算机专业教研室7. 数据通信系统的质量指标数据通信系统的质量指标 所谓质量指标是指用来衡量一个通信系统性能优劣的所谓质量指标是指用来衡量一个通信系统性能优劣的技术指标，对于数据通信系统，其质量指标有很多种，例技术指标，对于数据通信系统，其质量指标有很多种，例如：如：， 标准性标准性:用来衡量描述系统结构、接口、协议等的标准用来衡量描述系统结构、接口、协议等的标准化程度化程度 经济性经济性:用来描述系统的性能价格比用来描述系统的性能价格比 可维护性可维护性:用来描述系统故障处理与系统维护的复杂程用来描述系统故障处理与系统维护的复杂程度度 可用度可用度:用来描述系统正常工作

23、能力的高低用来描述系统正常工作能力的高低 本节主要从数据传输的角度出发来讨论系统有效性和可靠本节主要从数据传输的角度出发来讨论系统有效性和可靠性性 有效性是指给定信道内传输信息的多少，有效性是指给定信道内传输信息的多少， 常通过传输速率、频带利用率来描述；常通过传输速率、频带利用率来描述； 可靠性是指给定信道内传输信息的准确程度，可靠性是指给定信道内传输信息的准确程度， 常通过误码率、误比特率等来描述。常通过误码率、误比特率等来描述。1.1.码元速率（码元速率（RB） 码元速率是指给定信道内单位时间传输码元的多少。码元速率是指给定信道内单位时间传输码元的多少。 其单位是波特其单位是波特(Bau

24、d)。 等概条件下每个码元包含的信息量相等，例如此时等概条件下每个码元包含的信息量相等，例如此时M M进制进制的每个码元包含的信息量为的每个码元包含的信息量为Log2M 码元是指进制数的取值状态。码元是指进制数的取值状态。 如如: :二进制有二进制有“0,1”0,1”两个码元；两个码元； 四进制有四进制有“0,1,2,3”0,1,2,3”四个码元；四个码元； 任意的任意的M进制有进制有“0,10,1, ,M-1”共共M个码元。个码元。7.1 数据通信系统有效性数据通信系统有效性 若码元的宽度为若码元的宽度为Tb，则，则RB=1/Tb。 在数字调制系统中，在数字调制系统中，Tb正好是载波状态的变

25、化周期，正好是载波状态的变化周期， 所以又称所以又称RB为调制速率为调制速率2.2.信息速率（信息速率（Rb） 信息速率是指给定信道内单位时间传输信息的多少信息速率是指给定信道内单位时间传输信息的多少, ,单单位是比特位是比特/ /秒（秒（bit/s）, ,信息速率又称为传信率。信息速率又称为传信率。 对于对于M进制，各码元等概出现时有进制，各码元等概出现时有 Rb=RBlog2 M 若各码元不等概出现则若各码元不等概出现则 Rb=RBH 其中其中H为平均信息量。为平均信息量。信息速率与码元速率有如下关系：信息速率与码元速率有如下关系：3. 3. 频带利用率频带利用率 频带利用率是指单位频带内

26、实现的传输速率，单位为频带利用率是指单位频带内实现的传输速率，单位为Baud/Hz，或者，或者bit/s. Hz，这主要取决于用哪种速率来计算。，这主要取决于用哪种速率来计算。 其中其中B为系统带宽，单位为为系统带宽，单位为Hz。HzBaudBRrB/HzsbitBRrb./ 或 7.2 数据通信系统可靠性数据通信系统可靠性其中其中nb表示系统传输的总比特数，表示系统传输的总比特数，nbe表示传输出错的比特表示传输出错的比特数目，也即误比特率是指错误比特在传输的总比特数目中数目，也即误比特率是指错误比特在传输的总比特数目中所占的比率。所占的比率。其中其中n表示系统传输的总码元数，表示系统传输的

27、总码元数，ne表示传输出错的码元数表示传输出错的码元数目，也即误码率是指错误码元在总码元数目中所占的比率。目，也即误码率是指错误码元在总码元数目中所占的比率。1.1.误码率误码率Pe)(nnnPee2.2.误比特率误比特率Pb)(bbebbnnnP2.2.3 信道的极限容量 n任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 n码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。 数字信号通过实际的信道 n有失真，但可识别n失真大，无法识别 实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）发送信号波形接收信号波形发送信号波形实际的信道（带宽受限、有噪

28、声、干扰和失真）接收信号波形(1) 信道能够通过的频率范围n1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。n在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。n如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。 计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室奈奎斯特（奈奎斯特（NyquistNyquist）准则）准则 ： 在带宽为在带宽为B B的信道中，能够传输的最大波特率为的信道中，能够传输

29、的最大波特率为2B,2B,因此，因此，无噪声无噪声的数字信道的容量为：的数字信道的容量为： 例：一数字信道的带宽为：例：一数字信道的带宽为：5MHz5MHz，若传输二进制编，若传输二进制编码的数字信号，则：信道的最大数据传输速率是多码的数字信号，则：信道的最大数据传输速率是多少？少？(2) 信噪比 n香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。n信道的极限信息传输速率 C 可表达为n C = W log2(1+S/N) b/s nW 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；nS 为信道内所传信号的平均功率；nN 为信道内部的高斯噪声功率。

30、 例：基于例：基于MODEMMODEM的电话通信网络，电话语音的电话通信网络，电话语音频谱：频谱：3003003400H3400HZ Z，典型的信噪比：，典型的信噪比：30dB30dB，求最大数据速率是多少？求最大数据速率是多少？sKbitNSBC/30)10001 (log3100)1 (log22计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室香农公式表明 n信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 n只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 n若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道

31、的极限信息传输速率 C 也就没有上限。n实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 请注意 n对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输速率。这就是用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。 2.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体2.3.1 导向传输媒体导向传输媒体1、传输介质的特性：、传输介质的特性： 网络带宽：传输介质所能承受的网络带宽网络带宽：传输介质所能承受的网络带宽 物理特性：对传输介质物理结构的描述物理特性：对传输介质物理结构的描述 传输特征：包括频率特性和适用范围等。传输特征：包括

32、频率特性和适用范围等。 传输损耗：传输介质中传输过程中的损耗。传输损耗：传输介质中传输过程中的损耗。 连通特性：允许点连通特性：允许点- -点或多点连接。点或多点连接。 地理范围：传输介质的最大传输距离。地理范围：传输介质的最大传输距离。 抗干扰性：防止噪声与电磁干扰对数据传输影响的抗干扰性：防止噪声与电磁干扰对数据传输影响的能力。能力。 相对价格：包括器件、安装与维护费用。相对价格：包括器件、安装与维护费用。2.双绞线n 也称双扭线，由两、四、八根也称双扭线，由两、四、八根相互绝缘的相互绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法两两绞合起铜导线并排放在一起，然后用规则的方法两两绞合起来就构成

33、了双绞线。来就构成了双绞线。 非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTPUTP） 屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP） UTP3UTP3 (16M) (16M)UTP4UTP4 (20M) (20M)UTP5UTP5 (100M) (100M)语音级语音级数据级数据级三类线：绞距大，串扰大；三类线：绞距大，串扰大；五类线：绞距小，串扰小；五类线：绞距小，串扰小；绞距绞距电话系统：一对；电话系统：一对； RJ11RJ11网络系统：四对；网络系统：四对； RJ45RJ451122334455667788PCPCPCPC交叉交叉HUBHUB平行平行思考：如何利用双绞线做网线？思考：如何利用双绞线做网线？常

34、用的同轴电缆有下述几种（无线电波管制级别常用的同轴电缆有下述几种（无线电波管制级别RGRG）：）： RG-8 RG-8和和RG-11RG-11，通常用来实现粗缆，通常用来实现粗缆Ethernet Ethernet （7575） RG-58 RG-58，通常用来实现细缆，通常用来实现细缆EthernetEthernet。（。（5050） RG-75 RG-75，通常用来实现电视传输，也可用于宽带数据，通常用来实现电视传输，也可用于宽带数据网络。（网络。（ 7575 ）计算机专业教研室计算机专业教研室计算机专业教研室 细缆：细缆：5050同轴电缆，是为数据通信传送基带数字信同轴电缆，是为数据通信传

35、送基带数字信号，故又称为基带同轴电缆。号，故又称为基带同轴电缆。T 型头 网卡的 BNC接口端接器端接器 粗缆：相对于细缆而言，它的带宽更大，常用来传输粗缆：相对于细缆而言，它的带宽更大，常用来传输频分复用的宽带信号频分复用的宽带信号 ，因此也称为宽带同轴电缆，因此也称为宽带同轴电缆 。MAUAUI8cm8cm光纤易折断；光纤易折断；弯折处光信号有损失；弯折处光信号有损失；2.3.2 非导向传输媒体非导向传输媒体 n无线传输以空气作为传输介质无线传输以空气作为传输介质 n地面微波接力通信n卫星通信 1.1.微波的频率范围为微波的频率范围为300MH300MHZ Z300GH300GHZ Z，但

36、主要是使用，但主要是使用2 240GH40GHZ Z的频率范围。微波在空间是的频率范围。微波在空间是直线直线传播的。传播的。 d:d:天线之间的距离（天线之间的距离（KmKm）；）；h h：天线高度（：天线高度（m m）；）；K K：调节系数，与地理表面情况有关，经验值：调节系数，与地理表面情况有关，经验值K K4/34/3；由于地面微波传输距离较小，一般为由于地面微波传输距离较小，一般为50Km50Km，如果需要进，如果需要进行远距离传输，则需要微波中继站；行远距离传输，则需要微波中继站；NEC PASOLINK系列系列：无人值守的微波中继站；：无人值守的微波中继站； 为了使卫星与地面站始终

37、保持在可视范围内，需为了使卫星与地面站始终保持在可视范围内，需要采用同步卫星（位于赤道上空要采用同步卫星（位于赤道上空35784Km35784Km的轨道上）；的轨道上）； 两个使用相同频带的卫星，如果离的很近，它们两个使用相同频带的卫星，如果离的很近，它们会相互干扰，故要求：会相互干扰，故要求：4 46GHz 46GHz 4121214GHz 314GHz 317-29GHz 17-29GHz 试用试用 每一颗卫星分别使用两个波段分别用于发送和接收；每一颗卫星分别使用两个波段分别用于发送和接收；uplinkuplinkdownlinkdownlink波波 段段Uplink（GHz）downli

38、nk （GHz）C3.74.25.9256.425Ku11.71.214.00014.500Ka17.721.027.50031.000共享信道2.4 信道复用技术2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 n复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。 信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2复用分用(a) 不使用复用技术(b) 使用复用技术解决链路利用率解决链路利用率; ;1 1、概述、概述v概念：多个信号共享同一传输介质的技术；概念：多个信号共享同一传输介质的技术；v原理：原理： 一条高速物理通道 个信源 多路分用器多路复用器个输出 NN个逻辑通道 N2

39、、频分多路复用技术、频分多路复用技术 （1）概念）概念复用器 分用器 S3 S1 S2 频段 1 或逻辑信道 1 保护频带 频段 2 或逻辑信道 2 频段 3 或逻辑信道 3 保护频带 n用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。n频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。 （2）原理）原理 | | | | 信道 1 | | | | 信道 2 | | | | 信道 3 300 3100 60 64 68 72 频率(Hz) 频率(Hz) (a) (b) | | | | 60 64 68 72 频率(Hz) (c

40、) 信道 1 信道 2 信道 3 （3）应用实例）应用实例-12路载波电话系统路载波电话系统载波发生器载波发生器低通低通调制调制带通带通低通低通调制调制带通带通低通低通调制调制带通带通1212调制调制FDM60kHz64kHz108kHz3.3.时分复用时分复用TDMTDMn时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。n每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。nTDM 信号也称为等时(isochronous)信号。n时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。t时隙时隙时间片时

41、间片复复用用器器分分用用器器12N12N12NTDM帧帧12N原理原理BufferBufferBuffer12NBufferBufferBuffer12N同步同步电话电话PCM速率速率（3）应用实例）应用实例-电话程控数字通信系统电话程控数字通信系统主要有：主要有：T1 / E1两大类系统。两大类系统。011631125S同步同步控制控制信令信令控制控制E1帧帧E1接口速率：接口速率：3280008 = 2.048Mbps每一路电话信道速率：每一路电话信道速率： 80008 = 64Kbps基群速率，基群速率，Router的的E1接口（接口（ DDN ）速率）速率时分复用 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 帧时分复用 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 帧时分复用 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 帧时分复用 频率时间B CB CB CAAAA B CDDDDD 在