杭州电子科技大学《计算机网络》物理层.ppt

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1、五层协议的体系结构,应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link layer) 物理层(physical layer),数据链路层,5 应用层,4 运输层,3 网络层,2 数据链路层,1 物理层,应用层,请快递 运输,传输层,问路,网络层,遵守交通规则,数据链路层,物理层,物 理 层,提纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体 物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,提纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的

2、基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体 物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,物理层的主要任务及特性,物理层的主要任务 物理层的特征,物理层的主要任务及特性,物理层的主要任务 物理层的特征,5,4,3,物理层,5,4,3,物理传输媒体,主机 1,AP2,AP1,电信号（或光信号）在传输媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层,主机 2,物理层,数据链路层,数据链路层,物理层的主要任务,物理层向数据链路层提供的服务： 物理连接的建立、维护与释放 ； 数据链路实体通过与物理层的接口，将数据传送给物理层，通过物理层按比特流的顺序，将信号传输到另一个数据

3、链路实体。 物理层设计时主要考虑的是： 如何在连接开放系统的传输介质上传输各种数据的比特流； 数据传输方式选择（全双工、半双工与单工方式？）,数据传输,单向通信（单工） 双向交替通信（半双工） 双向同时通信（全双工）,单工,半双工,全双工,物理层的主要任务及特性,物理层的主要任务 物理层的特征,物理层的特征,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。 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 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。 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。,由于缺乏必要的通信知识，在介绍物理层通信时我

4、们需要补充关于数据通信的基础知识！,提纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体 物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,数据通信的基本知识,数据通信系统 信道的相关概念和信道的极限容量,数据通信的基本知识,数据通信系统 信道的相关概念和信道的极限容量,数据通信系统的基础概念,信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； 模拟信号的信号电平是连续变化的； 数字信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。,模拟信号,数字信号,数据

5、通信系统的模型,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,输入 汉字,显示 汉字,PC 机,公用电话网,数据通信的基本知识,数据通信系统 信道的相关概念和信道的极限容量,信道的相关概念和信道的极限容量,调制和调制的方法 信道的极限容量,信道的相关概念和信道的极限容量,调制和调制的方法 信道的极限容量,调制和调制的方法,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)，即加载载波信号。,最基本的二元制调制方法有以下几种： 调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)

6、：载波的频率随基带数字信号而变化。 调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基带信号,调幅,调频,调相,思考：三种方式中哪种抗干扰性能最好，为什么？,调频信号,基带信号,载波信号,调幅信号,调相信号,信道的相关概念和信道的极限容量,调制和调制的方法 信道的极限容量,信道的极限容量,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。 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,有失真，但可识别 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

7、形,接收信号波形,信道能够通过的频率范围,1924年，奈奎斯特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。 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，使接收端对码元的识别成为不可能。 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。,(2) 信噪比,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。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s,W 为信道的带宽（以 Hz

8、为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。 此外，信道带宽B内的噪声功率N=n0B，n0是单边功率谱密度,香农公式的意义,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。 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。 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），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。 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。,注意,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，那么可以用编码的方法让

9、每一个码元携带更多比特的信息量，借此来提高信息的传输速率。,一幅图片拟在模拟电话信道上进行数字传真。该幅图片 有2.25*106个像素。设每个像数有16个亮度等级，且各 亮度等级是等概率出现的。模拟电话信道的带宽是3KHz ，信噪比为30dB，试求在此模拟电话信道上传输该幅传 真图片所需的最小时间。,1、为表示每个像素的亮度等级所需的信息量 H=log216=4(bit) 2、一幅图片所需传输的信息量 H=2.25*106*4=9*106(bit) 3、设该幅图片的传输时间为T，则图片的信息速率R R=9*106/T(bit/s) 4、模拟电话信道容量 C=Blog2(1+S/N)=3*103

10、*log2(1+1000)=29.9*103(bit/s) 5、Tmin=9*106/29.9*103=0.301*103(s),为了完成物理层的通信，我们需要软件和硬件的支持，下面我们来介绍物理层硬件设施和软件技术的内容！,提纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体 物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,物理层硬件设施-传输媒体,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,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EH

11、F,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 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,导向传输媒体,双绞线 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同轴电缆 50 同轴电缆 75 同轴电缆 光缆,双绞线,铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯 套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层,无屏蔽双绞线

12、UTP,屏蔽双绞线 STP,双绞线规格型号,计算机网络综合布线使用第三、四、五类。这五种型号如下： 1、第一类：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。 2、第二类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。 3、第三类:该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10base-T。（现在大多数电话系统的标准电缆） 4、第四类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和1

13、0base-T/100base-T。 5、第五类:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。,如何制作水晶头？,一根双绞线有8条颜色不同的线。,T568B标准接线,1、3用于发送；4、6用于接受； 2、5、7、8既可以发送也可以接受,T568A标准接线,注意！,（1）直通线 一般情况下，连接两个不同类型的设备时采用普通连接方式。比如，计算机与集线器相连时，双绞线两端的线序要一致。如果按照T568B标准制作，则网线两端线序应为：,（2）交

14、叉线,连接同种设备时采用交叉连接方式。比如，两台计算机相连时，双绞线两端的线序不同。一端采用T568A标准，另一端则采用T568B标准。,制作过程可分为四步，简单归纳为: “剥”、“理”、“查”、“压”,水晶头的制作,步骤1： 准备好双绞线、RJ-45插头和一把专用的压线钳。,步骤2： 用压线钳的剥线刀口将双绞线的外保护套管划开（小心不要将里面的双绞线的绝缘层划破），刀口距双绞线的端头至少2厘米。,步骤3： 将划开的外保护套管剥去（旋转、向外抽）。,步骤4： 露出双绞线电缆中的4对双绞线。,步骤5： 按照EIA/TIA-568B标准和导线颜色将导线按规定的序号排好。,步骤6： 将8根导线平坦整

15、齐地平行排列，导线间不留空隙。,步骤7： 准备用压线钳的剪线刀口将8根导线剪断。,步骤8： 剪断电缆线。请注意：一定要剪得很整齐。剥开的导线长度不可太短。可以先留长一些。不要剥开每根导线的绝缘外层。,步骤9： 将剪断的电缆线放入RJ-45插头试试长短（要插到底），电缆线的外保护层最后应能够在RJ-45插头内的凹陷处被压实，反复进行调整。,步骤10： 在确认一切都正确后（特别要注意不要将导线的顺序排列反了），将RJ-45插头放入压线钳的压头槽内，准备最后的压实。,步骤11： 双手紧握压线钳的手柄，用力压紧请注意，在这一步骤完成后，插头的8个针脚接触点就穿过导线的绝缘外层，分别和8根导线紧紧地压接

16、在一起。,步骤12：完成。,测试时将双绞线两端的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的RJ-45端口，将开关开至“ON”(S为慢速档)，主机指示灯从1至8逐个顺序闪亮。,跳线的测试,（1）当有一根导线断路，则主测试仪和远程测试端对应线号的灯都不亮。 （2）当有几条导线断路，则相对应的几条线都不亮，当导线少于2根线联通时，灯都不亮。 （3）当两头网线乱序，则与主测试仪端连通的远程测试端的线号亮。,若连接不正常，按下述情况显示：,（4）当导线有2根短路时，则主测试器显示不变，而远程测试端显示短路的两根线灯都亮。若有3根以上(含3根)线短路时，则所有短路的几条线对应的灯都不亮。 （5）如果出现红灯或黄

17、灯，就说明存在接触不良等现象，此时最好先用压线钳压制两端水晶头一次，再测，如果故障依旧存在，就得检查一下芯线的排列顺序是否正确。如果芯线顺序错误，那么就应重新进行制作。,把线插入到RJ-45接头,压线,同轴电缆,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,光纤,包层,纤芯,光纤的工作原理,纤芯,包层,光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,光纤类型,多模光纤,失真!,不失真!,非导向传输媒体,无线传输所使用的频段很广。 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,微波通信,视距传播 电离层反射,卫星通信,常用传输媒体的比较,提

18、纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体 物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,信道复用技术,复用的概念 信道复用技术 频分复用技术 时分复用技术 波分复用技术 码分复用技术,复用的概念,共享信道,复用是指在一条介质上同时携带多个传输信号,即将多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道的利用率。,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,信道,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,复用,分用,不使用复用技术,使用复用技术,信道复用技术,信道复用技术 频分复用技术 时分复用

19、技术 波分复用技术 码分复用技术,频分复用 FDM,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。 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源. 实例：有线电视,时分复用TDM,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。 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）。 TDM 信号也称为等时信号。 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。 举例：990kHz某某新闻台，9:00地球嘹望、12:10市民与社会、16:05时事大挑战、19:02法庭内外等就可以看

20、成是一种时分多路复用,时分复用TDM,频率,时间,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A 在 TDM 帧中 的位置不变,时分复用TDM,频率,时间,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,C,D,B 在 TDM 帧中 的位置不变,时分复用TDM,频率,时间,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,D,C 在 TDM 帧中 的位置不变,时分复用TDM,频率,时间,B,C,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,D 在 TDM 帧中 的位置不变,时分复用可能会造成 线路资源的浪费,A,B,C,D,a,a,b,b,c,d,b,c,a,t,t,t,t,t,4 个TMD帧,#1,a,c,

21、b,c,d,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。,统计时分复用 STDM,用户,A,B,C,D,a,b,c,d,t,t,t,t,t,3 个 STDM 帧,#1,a,c,b,a,b,b,c,a,c,d,#2,#3,统计时分复用,波分复用 WDM,波分复用就是光的频分复用。,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 15

22、53 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,8 2.5 Gb/s 1310 nm,20 Gb/s,复 用 器,分 用 器,EDFA,120 km,光调制器,光解调器,8 2.5 Gb/s 1310 nm,码分复用 CDMA,各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 实例：移动通信 将原信号的频带扩宽，再经调制发送出去；接收端接收到经扩频的宽带信号后，作相关处理，再将其解扩为原始数据信号。,CDMA的工作原理*

23、,正交向量及其特征 CDMA如何利用正交向量,正交向量及其特征,n维向量：n个有次序的数a1、a2、an所组成的数组称为n维向量。 向量的内积： 设有n维向量x=(x1,x2,x3,xn)T， y=(y1,y2,y3,yn)T， 令x,y=x1*y1+x2*y2+xn*yn，则称x,y为向量x和y的内积。 正交的特性：如果x,y=0则称向量x与y正交。如x=0，则x与任何向量都正交。,CDMA如何利用正交向量,首先，CDMA将每一个比特时间划分为m个短的时间间隔，称为码片。m通常是64或128（为了简单起见，我们讲课时设置为8）。 使用CDMA的每个站都被指派了一个唯一的m bit的码片序列。

24、一个站如何要发送比特1，则发送它自己的码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。,CDMA如何利用正交向量,比如，指派给S站的码片序列是10101101，当S要发送比特1时，它就发送码片序列10101101，而当要发送比特0时，就发送01010010。为了方便，按照管理将码片中的0写为-1，将1写为+1。因此S站的码片序列就是(+1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 +1)。,CDMA如何利用正交向量,每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。 如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。 如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 例如，S 站的 8 bit

25、 码片序列是 00011011。 发送比特 1 时，就发送序列 00011011， 发送比特 0 时，就发送序列 11100100。 S 站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1),CDMA如何利用正交向量,其次，在CDMA中，每一个站分配的码片序列不光互不相同而且要求互相正交。由上边的正交向量的特性可以知道，任意两个站之间的码片序列的内积都为0。此外，某一站码片序列和其他各站码片序列的反码的向量内积也为0，而与自己的码片序列的反码的内积为-1。正是这一点使得各个站能够在收到的信息中分离出发往自己的信息。,CDMA如何利用正交向量,最后，接收站是如何分离发给自己信息的呢？现在假如

26、X站要接收S站发送的数据，X站必须知道S站所特有的码片序列。X站使用它得到的码片序列与接收到的信号进行内积（注意一点，X站收到的是各个站发送序列之和）。那么其他站的信号都被过滤掉，而只剩下S站发送的信号。当S站发送比特1时，在X站计算内积的结果便是+1，当S站发送比特0时，这一结果便是-1。,CDMA如何利用正交向量,当多个终端发送多个信号时，信号就会在空中叠加。例如码片序列是(-1,-1,-1,-1)和(+1,-1,+1,-1)，叠加后变成(0,-2,0,-2)。接收方如果希望接收某个站点的信息，则只需要计算该站点对应的码片序列和空中信号的点积。 例如:(-1,-1,-1,-1).(0,-2

27、,0,-2) = +1,说明发送的数字是+1。 如果发送的数字是-1，则空中的信号将是 (+2,0,+2,0)，而点积将是 (-1,-1,-1,-1).(+2,0,+2,0) = -1,CDMA工作原理的例子,S 站的码片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m 个码片,t,S 站发送的信号 Sx,T 站发送的信号 Tx,总的发送信号 Sx + Tx,规格化内积 S (Sx + Tx),规格化内积 T (Sx + Tx),数据码元比特,发 送 端,接 收 端,CDMA与TDMA和FDMA的区别，就好像一个国际会议上，TDMA是任何时间只有一个人讲话，其他人轮流发言；FDMA则是把与会的

28、人员分成几个小组，分别进行讨论；而CDMA就像大家在一起，每个人使用自己国家的语言进行讨论,小结,共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片序列为： A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1) 现收到这样的码片(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1) 请问哪个站未发送码片，发送数据的站发送的1 还是0？,提纲,物理层的主要任务及特性 数据通信的基本知识 物理层的硬件设施 导向传输媒体 非导向传输媒体

29、物理层的软件技术 信道复用技术 数字传输系统技术 宽带接入技术,数字传输系统技术,脉码调制PCM体制 同步光纤网SONET和同步数字系列SDH,脉码调制PCM体制,脉码调制PCM体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。 由于历史上的原因，PCM有两个互不兼容的国际标准，即北美的24路PCM（简称为 T1）和欧洲的30路 PCM（简称为 E1）。我国采用的是欧洲的 E1标准。 E1的速率是2.048 Mb/s，而T1的速率是1.544 Mb/s。 当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。,同步光纤网SONET和同步数字系列SDH,旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两

30、个方面： 速率标准不统一。 如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的高速数据传输就很难实现。 不是同步传输。 在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。,同步光纤网SONET和同步数字系列SDH,SONET/SDH 标准 1985年，Bellcore提出SONET（Synchronous Optical NETwork）标准。 1989年，CCITT提出SDH（Synchronous Digital Hierarchy）标准，与 SONET 有微小差别。 SONET主要用于北美和日本，SDH主要用于欧洲和中国。 SONET/SDH，采用TDM技术，是同步系统

31、，由主时钟控制，时钟精度10-9,同步光纤网SONET,同步光纤网SONET(Synchronous Optical Network)的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。 第1级同步传送信号STS-1(Synchronous Transport Signal)的传输速率是51.84 Mb/s。 光信号则称为第1级光载波OC-1，OC (Optical Carrier),同步数字系列 SDH,ITU-T以美国标准SONET为基础，制订出国际标准同步数字系列SDH(Synchronous Digital Hierarchy)。 一般可认为SDH与SONET是同义词。 SDH的基本速率为155.5

32、2 Mb/s，称为第1级同步传递模块(Synchronous Transfer Module)，即STM-1，相当于SONET体系中的OC-3速率。,SONET的OC级/STS级与SDH的STM级的对应关系,SONET的体系结构,光子层,路径层,线路层,段层,线路 (line),光子层,路径层,线路层,段层,光子层,线路层,段层,光子层,段层,光子层,线路层,段层,光子层,段层,SDH 终端,SDH 终端,复用器 或 分用器,复用器 或 分用器,转发器,转发器,段,段,段,路径 (path),(section),(section),(section),SONET标准定义了 四个光接口层,光子层

33、(Photonic Layer) 处理跨越光缆的比特传送。 段层(Section Layer) 在光缆上传送 STS-N 帧。 线路层(Line Layer) 负责路径层的同步和复用。 路径层(Path Layer) 处理路径端接设备PTE之间的业务的传输。,宽带接入技术,xDSL技术 光纤同轴混合网（HFC网） FTTx技术,xDSL技术,xDSL技术是一种调制技术，在双绞铜线的两端分别接入xDSL调制解调器，即可利用其高频宽带特性传送高速数据。它在同一铜线上分别传送数据和语音信号。 xDSL中“x”表示任意字符或字符串，根据所采取的调制方式，获得的信号传输速率和距离的不同以及按上行和下行速

34、率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。,xDSL技术的分类,速率对称型的xDSL有HDSL、SDSL等多种形式。HDSL采用2对双绞铜线实现双向速率对称通信，即为上、下行通信提供相等的带宽，有效传输距离5km。它很适合连接数字局域环路、Internet服务商和校园网等应用场合。 非对称型的xDSL值有ADSL和VDSL数种。ADSL下行速率很高，用户的下行速率可以达到1.5至8Mbps，而反方向的上行速率为16至640kbps。其最大传输距离为5.5km，适用于下行数据量很大的Internet业务。,ADSL,ADSL采用频分复用技术，可将电话语音和数据流一起传输，用户只需加装一个AD

35、SL用户端设备，通过分流器(话音与数据分离器)与电话并联，便可使一条普通电话线就同时通话和上网且互不干扰。因此，使用了ADSL接入方式，等于在不改变原有通话的情况下，另外增加了一条高速上网专线。,ADSL原理,ADSL用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线连接的各端，它创建具有三个信道的管道,该管道具有一个高速下传信道(到用户端)，一个中速双工信道和一个POTS信道(4KHz)，POTS信道用以保证即使ADSL连接失败了，语音通信仍能正常运转。高速和中速信道均可以复用以创建多个低速通道。,ADSL的组成,ATU-C,ATU-C,ATU-R,ATU-C,用户线,电话 分离器,区域宽带网,至 IS

36、P,居民家庭,基于 ADSL 的接入网,端局或远端站,DSLAM,至本地电话局,PS,PS,数字用户线接入复用器 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 接入端接单元 ATU (Access Termination Unit) ATU-C（C 代表端局 Central Office） ATU-R（R 代表远端 Remote） 电话分离器 PS (POTS Splitter),光纤同轴混合网（HFC网）,HFC是光纤同轴混合网，指采用光纤传输系统与同轴电缆分配网相结合的宽带传输平台。 HFC的主要特点是 传输容量大，易实现双向传输，从理论上讲，一对光纤可同时传送150万路电

37、话或2000套电视节目； 频率特性好，在有线电视传输带宽内无需均衡；传输损耗小，可延长有线电视的传输距离，25公里内无需中继放大； 光纤间不会有串音现象，不怕电磁干扰，确保信号的传输质量。,HFC网体系结构,同轴电缆,头端,模拟光纤,放大器,引入线,分路器,光纤结点,服务区,服务区,服务区,FTTx技术,FTTx（光纤到）也是一种实现宽带居民接入网的方案。这里字母 x 可代表不同意思。 光纤到家 FTTH (Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。 光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电

38、信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。 光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb)：从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。,补充：物理层设备,不可避免的信号衰减限制了信号的远距离传输从而使每种传输介质都存在传输距离的限制。但是在实际组建网络的过程中，经常会碰到网络覆盖范围超越介质最大传输距离限制的情形。为了解决信号远距离传输所产生的衰减和变形问题，需要一种能在信号传输过程中对信号进行放大和整形的设备以拓展信号的传输距离、增加网络的覆盖范围。将这种具备物理上拓展网络覆盖范围功能的设备称为网络互连设备。 在物理层主要有两种类型的网络互连设备，即中继器(repeater)

39、和集线器(Hub)。,中继器又称重发器。中继器具有对物理信号进行放大和再生的功能，将其从输入接口接收的物理信号通过放大和整形再从输出接口输出。中继器具有典型的单进单出结构，所以当网络规模增加时，可能会需要许许多多的单进单出结构的中继器作为信号放大之用,中继器,1. 中继器的功能 中继器主要负责在两个结点之间双向转发工作，对接收信号进行再生和发送，从而扩展网络连接距离。中继器是最简单的网络连接设备，主要完成物理层的功能，负责在两个结点的物理层上按位传递信息，完成信号地复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。,中继器,2.中继器的使用原则 使用中继器应遵守以下两条原则：一是用中继器连接的网段不

40、能形成环型网；另一个是用中继器将电缆连接起来的段数是有限的。对于以太网，最多只能使用4个中继器，意味着只能连接5个网段即遵守以太网的5-4-3-2-1规则。其中，5是局域网最多有5个网段；4是全信道上最多可连4个中继器；3是其中3个网段可连工作站；2是有两个网段只能用来扩长而不连任何站，其目的是减少竞发网站的个数，而减少发生冲突的机率；1是由此组成一个共享局域网。,中继器,假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分成16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?,用香农公式来计算一下，假定信道宽带为3100Hz，最大信息传输速率为35kb/s，那么若想使最大信息传输增长60%，问信噪比S/N应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比再增大到10倍，问最大信息速率能否再增加20%？,