CH2-数据通信基础.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机网络,第,2,章 数据通信基础,第,2,章,数据通信基础,2.1,数据通信的基础知识,2.1.1,数据通信系统的模型,2.1.2,有关信道的几个基本概念,2.1.3,信息交互方式,2.1.4,异步传输与同步传输,2.2,数据编码技术,2.2.1,数字数据的模拟信号编码,2.2.2,数字数据的数字信号编码,2.2.3,模拟数据的数字信号编码,第,2,章,数据通信基础,2.3,多路复用技术,2.3.1,频分多路复用,2.3.2,时分多路复用,2.3.3,波分多路复用,2.3.4,码分多路复用,2.4,数据交换技术,2.4.1,电路交换,2.4.2,报文交换,2.4.3,分组交换,2.5,差错控制技术,2.1,数据通信的基础知识,2.1.1,数据通信系统的模型,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,1.,数据、信息和信号,(1),数据和信息,数据：,由数字、字符和符号等组成，是信息的载体。它没有实际含义，总是和一定的形式相联系。,信息：,是数据的具体内涵和解释，有具体含义。,信息是数据经过加工处理,(,说明或解释,),后得到的，即信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。,严格地讲，数据和信息是有区别的。数据是独立的，是尚未组织起来的事实的集合；而信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。,数据是信息的表示形式，信息是数据形式的内涵。,信号,信号：,数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度等。在电路中，信号就具体表示数据的电磁编码。在数据通信系统中，要进行数据传输，总是要借助于一定的,物理信号,来完成，如电信号或光信号。,信号一般有,模拟信号,和,数字信号,两种形式。,信道,信道,-,传输信息的通道。,它是由通信线路为基础的、能够传输数据的通道。,有线信道：,由有线传输介质构成的信道,无线信道：,由无线传输介质构成的信道,数字信道：,可直接传输二进制信号或经过编码的二进制数据的信道,模拟信道：,可传输连续变化的信号或二进制数据经过调制后得到的模拟信号的信道,模拟的和数字的数据、信号,模拟数据,模拟信号,放大器,调制器,模拟数据,数字信号,PCM,编码器,数字数据,模拟信号,调制器,数字数据,数字信号,数字,发送器,基带,(baseband),信号和带通,(band pass),信号,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。,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),。,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）。,基带传输,频带传输,宽带传输,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,在宽带线路上比特传播得快,在窄带线路上比特传播得慢,错误的概念,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算机,注入到线路。,宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,正确的概念,比喻：汽车运货,宽带线路,窄带线路,宽带和窄带线路：车速一样,宽带线路：车距缩短,另一种错误概念,“,宽带,”,相当于,“,多车道,”,多车道公路是并行传输,100101110100100111010001011010,通信线路上通常都是串行传输,信息交互方式,单向通信,（单工通信）,只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。,双向交替通信,（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,(,当然也就不能同时接收,),。,双向同时通信,（全双工通信）,通信的双方可以同时发送和接收信息。,几种最基本的调制方法,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),。,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),：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。,对基带数字信号的几种调制方法,0,1,0,0,1,1,1,0,0,基带信号,调幅,调频,调相,数字数据的数字信号编码,非归零码,NRZ:,全宽码,每个脉冲宽度越大，发出信号的能量越大，对于提高接收端的信噪比有利,占用较小的带宽,曼切斯特编码,跳变发生在码元中间，自同步编码,差分曼切斯特编码,跳变发生在码元之间，自同步编码,模拟数据的数字信号编码,f,s,2f,抽样,量化,编码,现在的数字传输系统均采用,脉码调制,PCM(Pulse Code Modulation),体制。,采样周期,T,t,信号,t,采样,1001,0011,1100,0010,t,编码,t,解码,t,还原,共享信道,2.3,信道复用技术,2.3.1,频分复用,复用,(multiplexing),是通信技术中的基本概念。,信道,A,1,A,2,B,1,B,2,C,1,C,2,信道,信道,A,1,A,2,B,1,B,2,C,1,C,2,复用,分用,(a),不使用复用技术,(b),使用复用技术,频分复用,FDM(Frequency Division Multiplexing),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（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。,频率,时间,频率,1,频率,2,频率,3,频率,4,频率,5,2.3.2,时分复用,TDM(Time Division Multiplexing),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,(isochronous),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。,时分复用,频率,时间,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A,A,A,A,A,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,D,C,D,C,D,A,A,A,A,B,B,B,B,C,D,B,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,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,C,C,C,C,D,C,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,C,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,D,D,D,D,D,在,TDM,帧中,的位置不变,TDM,帧,TDM,帧,TDM,帧,TDM,帧,TDM,帧,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,个时分复用帧,#1,a,c,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(Statistic TDM),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,时分复用,为了有效地利用传输线路，提高数据传输速率，可将多个话路的,PCM,信号用,时分复用,TDM(Time Division Multiplexing),的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。,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,。,E1,的时分复用帧,2.048 Mb/s,传输线路,CH0,CH16,CH17,CH15,CH15,CH16,CH17,CH31,CH31,CH0,CH1,CH1,时分复用帧,T,CH0,CH1,CH2,CH15,CH16,CH17,CH30,CH31,CH0,8 bit,t,时分复用帧,时分复用帧,T=125 ms,15,个话路,15,个话路,2.3.3,空分多路复用（,SDM,）,SDM:Space,Division Multiplexing(,空分复用,):,利用空间分割构成不同信道的一种复用方法。例如在光纤接入网中使用不同的光纤分别传输不同种类或上下行业务。,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 1553 nm,4 1554 nm,5 1555 nm,6 1556 nm,7 1557 nm,2.3.4,波分复用,WDM(Wavelength Division Multiplexing),波分复用就是光的频分复用。,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,2.3.5,码分复用,CDM,(Code Division Multiplexing),常用的名词是,码分多址,CDMA,(Code Division Multiple Access),。,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,(chip),。,码片序列,(chip sequence),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,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,的重要特点,每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相,正交,(orthogonal),。,在实用的系统中是使用,伪随机码序列,。,码片序列的正交关系,令向量,S,表示站,S,的码片向量，令,T,表示其他任何站的码片向量。,两个不同站的码片序列正交，就是向量,S,和,T,的规格化,内积,(inner product),都是,0,：,(2-3),码片序列的正交关系举例,令向量,S,为,(1 1 1+1,+1,1+1,+1,),，向量,T,为,(1 1+1 1+1,+1,+1,1),。,把向量,S,和,T,的各分量值代入,(2-3),式就可看出这两个码片序列是正交的。,任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是,1,。,一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是,1,。,正交关系的另一个重要特性,CDMA,的工作原理,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,S,x,T,站发送的信号,T,x,总的发送信号,S,x,+,T,x,规格化内积,S,S,x,规格化内积,S,T,x,数据码元比特,发,送,端,接,收,端,2.4,数据交换技术,电路交换,报文交换,分组交换,两部电话机只需要用一对电线,就能够互相连接起来。,传统电话网使用电路交换,但若要将,5,部电话机两两相连，,则需要,10,对电线。,传统电话网使用电路交换,交换机,当电话机的数量很大时，,就必须使用电话交换机进行连接。,传统电话网使用电路交换,(,(,A,通话前先拨号建立连接。,可能只要经过一个交换机（如,A,到,B,）,可能要经过多个交换机（如,C,到,D,）,通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。,通话结束后，挂机释放连接。,电路交换的特点,交换机,交换机,交换机,交换机,(,(,(,(,(,(,交换机,交换机,B,C,D,计算机,终端,早期的计算机网络采用电路交换,那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能）,通过通信线路（可能要经过许多个交换机）,使用处于网络中心的计算机的资源。,分组交换,(packet switching),的出现,电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。,但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。,计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。,这就导致分组交换的问世。,美国军方促进了计算机网络的发展,20,世纪,60,年代美苏冷战激烈。,美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络。,即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。,这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。,数 据,数 据,数 据,分组交换,在发送端,把要发送的报文分隔为较短的数据块,每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）,依次把各分组发送到接收端,接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,数 据,分组,11010011101,00101001110,报文,发送端,首部,分组,数 据,首部,分组,首部,数 据,发,送,发,送,发送,在前,发,送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,11010011101,00101001110,在计算机通信中，,可靠交付应当由谁来负责？,是,网络,还是,端系统,？,电信网的成功经验,让网络负责可靠交付,面向连接,的通信方式,建立,虚电路,(Virtual Circuit),，以保证双方通信所需的一切网络资源。,如果再使用可靠传输的网络协议，就可使所发送的分组无差错按序到达终点。,应用层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,虚电路服务,H,1,H,2,虚电路,H,1,发送给,H,2,的所有分组都沿着同一条虚电路传送,虚电路是逻辑连接,虚电路表示这只是一条,逻辑上的连接,，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。,请注意，电路交换的电话通信是先建立了一条,真正的连接,。因此分组交换的虚连接和电路交换的连接只是类似，但并不完全一样。,因特网采用的设计思路,网络层向上只提供简单灵活的、,无连接的,、,尽最大努力交付,的,数据报服务,。,网络在发送分组时不需要先建立连接。每一个分组（即,IP,数据报）独立发送，与其前后的分组无关（不进行编号）。,网络层不提供服务质量的承诺。即所传送的分组可能出错、丢失、重复和失序（不按序到达终点），当然也不保证分组传送的时限。,尽最大努力交付的好处,由于传输网络不提供端到端的可靠传输服务，这就使网络中的路由器可以做得比较简单，而且价格低廉（与电信网的交换机相比较）。,如果主机（即端系统）中的进程之间的通信需要是可靠的，那么就由网络的主机中的运输层负责（包括差错处理、流量控制等）。,采用这种设计思路的好处是：网络的造价大大降低，运行方式灵活，能够适应多种应用。,因特网能够发展到今日的规模，充分证明了当初采用这种设计思路的正确性。,应用层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,运输层,网络层,数据链路层,物理层,数据报服务,H,1,H,2,IP,数据报,丢失,H,1,发送给,H,2,的分组可能沿着不同路径传送,虚电路服务与数据报服务的对比,对比的方面,虚电路服务,数据报服务,思路,可靠通信应当由网络来保证,可靠通信应当由用户主机来保证,连接的建立,必须有,不需要,终点地址,仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号,每个分组都有终点的完整地址,分组的转发,属于同一条虚电路的分组均按照同一路由进行转发,每个分组独立选择路由进行转发,当结点出故障时,所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作,出故障的结点可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化,分组的顺序,总是按发送顺序到达终点,到达终点时不一定按发送顺序,端到端的差错处理和流量控制,可以由网络负责，也可以由用户主机负责,由用户主机负责,存储转发,分组从,A,传送到,B,的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,这就是基于存储转发的分组交换,2.3,物理层下面的传输媒体,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,(Hz),f,(Hz),f,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,10,4,10,5,10,6,10,7,10,8,10,9,10,10,10,11,10,12,10,13,10,14,10,15,10,16,10,0,10,2,10,4,10,6,10,8,10,10,10,12,10,14,10,16,10,18,10,20,10,22,10,24,移动,无线电,电信领域使用的电磁波的频谱,2.3.1,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,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,UTP,屏蔽双绞线,STP,无屏蔽式双绞线,UTP,：,通过对绞来减少或消除相互间的电磁干扰。有,3,类、,4,类和,5,类，带宽分别为,16MHz,、,20MHz,和,100MHz,，常用,作局域网传输介质，长度为,100,米。,具有成本低、易弯曲、易安装、适于结构化布线等优点。因此，在一般的局域网建设中被普遍采用。但它也存在传输时有信息辐射、容易被窃听的缺点。,屏蔽式双绞线,(STP),：,通过屏蔽层减少相互间的电磁干扰。有三类和五类，带宽分别为,16MHz,和,100MHz,，常用,于对辐射要求严格的场合。,具有抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点，但它也存在接地要求高、安装复杂、成本高的缺点。因此，屏蔽式双绞线的实际应用并不普遍。,Twisted Pair,(a),Category 3 UTP.(16MHz),(b),Category 5 UTP.(100MHZ),外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,光线在光纤中的折射,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,光纤的工作原理,高折射率,(,纤芯,),低折射率,(,包层,),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,输入脉冲,输出脉冲,单模光纤,多模光纤与单模光纤,输入脉冲,输出脉冲,多模光纤,2.3.2,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,2.3.2,非导向传输媒体,无线传输所使用的频段很广。,无线电波：,（中波、短波）,短波信号频率较低，传输时通信质量较差。计算机网络中使用的无线介质主要是微波。微波是一种频率很高的电磁波。,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。,地面微波接力通信,：,即通常所说的微波。地面微波一般按直线传输，受各种因素的影响，微波在传输时也有不同程度的衰减和损耗，因此，在远距离传输时，要在,微波信道的两个端点之间建立若干个中继站。经过多个中继站的“接力”，信息就被从发送端传输到接收端。,微波地面中继通信,地球表面,地面微波信道常用于电缆,(,或光缆,),铺设不便的特殊地理环境或作为地面传输系统的备份和补充。,微波在地面的直线传输距离,与微波的收发天线的高度有关，天线越高传输距离就越远。地面微波信道中继器间距离,一般,为,40-60km,。,微波的频率范围为,300MHz300GHz,，主要使用的是,2GHz40GHz,的频率范围。,卫星通信,空间微波信道（,卫星通信,）：,主要是指,卫星信道,。,实际上是使用人造地球卫星作为中继器构成的微波信道。通信卫星通常被定位在几万公里,(,如,36,000,公里,),高空，卫星作为中继器可使信息的传输距离很,远,(,几千至上万公里,),。卫星通信已被广泛用于远程计算机网络中。,卫星通信示意图,每个同步卫星可覆盖地球的三分之一表面。卫星通信的地面站使用小口径天线终端设备（,VSAT-Very Small Aperture Terminal,）,来发送和接收数据。如国内很多证券公司显示的证券行情都是通过,VSAT,接收的卫星通信广播信息。而证券的交易信息则是通过延迟小的数字数据网,DDN,专线或分组交换网进行转发的。,在,VSAT,中，信息处理、业务的自适应、网络的控制与检测等，都由计算机操作控制；,VSAT,可提供包括音频、数据、图像和电视等综合服务。因此，,VSAT,具有小型化、智能化和提供双向综合服务等特点,卫星信道的特点：,通信容量极大、传输距离远、受自然环境影响大、一次性投资大、传输距离与成本无关等。,无线通信信道除微波及卫星信道外，还有,红外线、激光,等媒体。红外线和激光通信的收发设备必须处于视线范围内，均有很强的方向性，因此，防窃取能力强。但由于它们的频率太高，对环境因素（如天气）较为敏感，因而，只能在室内和近距离使用。,2.6,宽带接入技术,2.6.1,xDSL,技术,xDSL,技术就是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。,虽然标准模拟电话信号的频带被限制在,3003400 kHz,的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过,1 MHz,。,xDSL,技术就把,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,。,DSL,就是,数字用户线,(Digital Subscriber Line),的缩写。而,DSL,的前缀,x,则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。,xDSL,的几种类型,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line),：非对称数字用户线,HDSL(High speed DSL),：高速数字用户线,SDSL(Single-line DSL),：,1,对线的数字用户线,VDSL(Very high speed DSL),：甚高速数字用户线,DSL,：,ISDN,用户线。,RADSL(Rate-Adaptive DSL),：速率自适应,DSL,，是,ADSL,的一个子集，可自动调节线路速率）。,ADSL,的极限传输距离,ADSL,的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。,例如，,0.5,毫米线径的用户线，传输速率为,1.5 2.0 Mb/s,时可传送,5.5,公里，但当传输速率提高到,6.1 Mb/s,时，传输距离就缩短为,3.7,公里。,如果把用户线的线径减小到,0.4,毫米，那么在,6.1 Mb/s,的传输速率下就只能传送,2.7,公里,ADSL,的特点,上行和下行带宽做成不对称的。,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。,我国目前采用的方案是,离散多音调,DMT,(Discrete Multi-Tone),调制技术。这里的“多音调”就是“,多载波,”或“,多子信道,”的意思。,DMT,技术,DMT,调制技术采用频分复用的方法，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，其中,25,个子信道用于上行信道，而,249,个子信道用于下行信道。,每个子信道占据,4 kHz,带宽（严格讲是,4.3125 kHz,），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器,并行地,传送数据。,DMT,技术的频谱分布,频谱,频率,上行信道,传统电话,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,ADSL,的数据率,由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此,ADSL,采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。,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。,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,。,通常下行数据率在,32 kb/s,到,6.4 Mb/s,之间，而上行数据率在,32 kb/s,到,640 kb/s,之间。,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,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,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),第二代,ADSL,ADSL2,（,G.992.3,和,G.992.4,）,ADSL2+,（,G.992.5,）,通过提高调制效率得到了,更高的数据率,。例如，,ADSL2,要求至少应支持下行,8 Mb/s,、上行,800 kb/s,的速率。而,ADSL2+,则将频谱范围从,1.1 MHz,扩展至,2.2 MHz,，下行速率可达,16 Mb/s,（最大传输速率可达,25 Mb/s,），而上行速率可达,800 kb/s,。,采用了,无缝速率自适应技术,SRA(Seamless Rate Adaptation),，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。,改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网络的运行维护水平具有非常重要的意义。,2.6.2,光纤同轴混合网,HFC(Hybrid Fiber Coax),HFC,网是在目前覆盖面很广的有线电视网,CATV,的基础上开发的一种居民宽带接入网。,HFC,网除可传送,CATV,外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。,现有的,CATV,网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。而,HFC,网则需要对,CATV,网进行改造，,HFC,的主要特点,(1)HFC,网的主干线路采用光纤,HFC,网将原,CATV,网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用,模拟光纤技术,。,在模拟光纤中采用光的振幅调制,AM,，这比使用数字光纤更为经济。,模拟光纤从头端连接到,光纤结点,(fiber node),，即,光分配结点,ODN(Optical Distribution Node),。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。,(2)HFC,网采用结点体系结构,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,(3)HFC,网具有比,CATV,网更宽的频谱，且具有双向传输功能,下行信道,上行,信道,5 40 50 550 750 1000,原有模拟电视,数字信号,频率,(MHz),保留,(4),每个家庭要安装一个用户接口盒,用户接口盒,UIB(User Interface Box),要提供三种连接，即：,使用同轴电缆连接到,机顶盒,(set-top box),，然后再连接到用户的电视机。,使用双绞线连接到用户的电话机。,使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。,电缆调制解调器,(cable modem),电缆调制解调器,是为,HFC,网而使用的调制解调器。,电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在,3,10 Mb/s,之间，最高可达,30 Mb/s,，而上行速率一般为,0.2,2 Mb/s,，最高可达,10 Mb/s,。,电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，而是只安装在用户端。,HFC,网的最大优点,具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。,要将现有的,450 MHz,单向传输的有线电视网络改造为,750 MHz,双向传输的,HFC,网（还要将所有的用户服务区互连起来而不是一个个,HFC,网的孤岛），也需要相当的资金和时间。,在电信政策方面也有一些需要协调解决的问题。,2.6.3,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。,DTE,通过,DCE,与通信传输线路相连,DTE,DCE,DCE,串行比特传输,信号线与控制线,用户环境,通信环境,用户设施,通信设施,DTE,信号线与控制线,用户设施,用户环境,DTE(Data Terminal Equipment),是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。,DCE(Data Circuit-terminating Equipment),是数据电路端接设备，它在,DTE,和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。,两个,DTE,通过,DCE,进行通信的例子,EIA-232/V.24,接口,调制解调器,DTE-A,DTE-B,DCE-A,DCE-B,EIA-232/V.24,接口,调制解调器,网 络,物理层的基本概念,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：,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。,