CH2-物理层省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

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,2021/10/3,#,计算机网络,第 2 章 物理层,课件制作人：谢希仁,第1页,2.1,物理层基本概念,物理层关心是,怎样在通信介质上传输比特流,，而不是详细通信介质。,物理层作用是,屏蔽掉不一样传输介质差异,，使数据链路层感觉不到这种差异。,数据链路层,物理层,通信介质,课件制作人：谢希仁,第2页,物理层主要任务描述为确定与传输媒体接口一些特征，即：,机械特征,指明接口所用接线器形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。,电气特征,指明在接口电缆各条线上出现电压范围。,功效特征,指明某条线上出现某一电平电压表示何种意义。,规程特征,指明对于不一样功效各种可能事件出现次序。,课件制作人：谢希仁,第3页,数据(data)运输信息实体。,信号(signal)数据电气或电磁表现。,“模拟”(analogous)取值是连续改变。,“数字”(digital)取值是离散数值。,调制把数字信号转换为模拟信号过程。,解调把模拟信号转换为数字信号过程。,几个术语,2.2 数据通信基础知识,2.2.1 数据通信系统模型,课件制作人：谢希仁,第4页,模拟和数字数据、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,课件制作人：谢希仁,第5页,传输,系统,输入信息,输入数据,发送,信号,接收,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,正文,正文,数据通信系统,源系统,目标系统,传输系统,输出信息,PC 机,课件制作人：谢希仁,第6页,2.2.2 相关信道几个基本概念,信道：,自信源到信宿之间传递信号路径。信道是一个逻辑概念，不一样于物理链路。,单向通信,（单工通信）：只能有一个方向通信而没有反方向交互。,双向交替通信,（半双工通信）：通信双方都能够发送信息，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）：通信双方能够同时发送和接收信息。,课件制作人：谢希仁,第7页,基带(baseband)信号和带通(band pass)信号,基带信号,（即基本频带信号）来自信源信号。像计算机输出代表各种文字或图像文件数据信号都属于基带信号。,基带信号往往包含有较多低频成份，甚至有直流成份，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。所以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，把信号频率范围搬移到较高频段方便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够经过信道）。,课件制作人：谢希仁,第8页,2.2.3 信道最高码元传输速率,码元传送速率（波特率）,：单位时间内经过信道波形数。单位：波特Baud,(,1 波特为每秒传送 1 个码元),。码元传输速率也称为,调制速率、波形速率或符号速率,。,波特率,B=，T为每个波形连续时间。,1,T,课件制作人：谢希仁,第9页,数据,传送速率,（比特率）,：单位时间内经过信道数据量。单位：b/s,数据率C与码元传输速率B在数量上成正比关系:,C=kB,，,k为每个码元携带比特数。,C=log B，N为信道中有效波形数,。,k=log,要提升数据率C就要设法,提升每个码元携带比特数,或者,提升码元传输速率B,。,N,2,N,2,课件制作人：谢希仁,第10页,任何实际信道都不是理想，在传输信号时会存在各种干扰以及产生各种失真。,码元传输速率越高，在信道输出端波形失真就越严重。,在任何信道中，码元传输速率是有上限，不然就会出现,码间串扰,问题，使接收端对码元判决（即识别）成为不可能,。,课件制作人：谢希仁,第11页,数字信号经过实际信道,课件制作人：谢希仁,第12页,奈氏(Nyquist)准则,每赫带宽理想低通信道最高码元传输速率是每秒 2,个码元。,实际信道所能传输最高码元速率，要显著地低于奈氏准则给出上限数值。,理想低通信道最高,码元传输速率,=2,W,Baud,W,是理想低通信道带宽，单位为赫(Hz),不能经过,能经过,0,频率(Hz),W,(Hz),课件制作人：谢希仁,第13页,另一个形式奈氏准则,每赫带宽理想带通信道最高码元传输速率是每秒,1,个码元。,理想,带通,信道,最高码元传输速率=,W,Baud,W,是理想带通信道带宽，单位为赫(Hz),不能经过,能经过,0,频率(Hz),W,(Hz),不能经过,课件制作人：谢希仁,第14页,2.2.4 信道极限信息传输速率,香农(Shannon)用信息论理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰信道,极限,、,无差错,信息传输速率。,信道极限信息传输速率,C,可表示为：,C,=,W,log b/s,W,为信道带宽（以 Hz 为单位）；,S,为信道内所传信号平均功率；,N,为信道内部高斯噪声功率。,(1+,S,/,N,),2,课件制作人：谢希仁,第15页,香农公式表明,信道带宽或信道中信噪比越大，则信息极限传输速率就越高。,只要信息传输速率低于信道极限信息传输速率，就一定能够找到某种方法来实现无差错传输。,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么），则信道极限信息传输速率,C,也就没有上限。,实际信道上能够到达信息传输速率要比香农极限传输速率低不少。,课件制作人：谢希仁,第16页,请注意,对于频带宽度已确定信道，假如信噪比不能再提升了，而且码元传输速率也到达了上限值，那么还有方法提升信息传输速率。,这就是用编码方法让每一个码元携带更多比特信息量。,课件制作人：谢希仁,第17页,数据编码方法,数字数据数字编码,数字数据 数字信号,数字数据模拟编码,数字数据 模拟信号,模拟数据数字编码,模拟数据 数字信号,模拟传输与数字传输,课件制作人：谢希仁,第18页,1.,数字数据数字编码,a.,不归零编码,1 0 0 1 0 1 1 0,优点：简单易实现。,缺点：难以实现收发之间准确同时。,连续数据易形成直流成份。,课件制作人：谢希仁,第19页,1.,数字数据数字编码,b.,曼彻斯特（Manchester）编码,将基带信号中0和1用不一样脉冲波形表示。,优点：每位中间有跳变，自含时钟，易实现收发之间准确同时。,不含直流成份。,缺点：技术复杂。,课件制作人：谢希仁,第20页,1.,数字数据数字编码,c.,差分曼彻斯特编码,将基带信号中0和1用不一样脉冲波形表示。,优点：每位中间有跳变，自含时钟，易实现收发之间准确同时。,不含直流成份。,缺点：技术复杂。,课件制作人：谢希仁,第21页,数字数据模拟编码称为调制。,调制就是进行,波形变换,（频谱变换）。,调制方法：对选取载波信号进行波形改变。,载波信号,：,最基本二元制调制方法有：,调幅,(AM)：载波振幅随基带数字信号而改变。,调频,(FM)：载波频率随基带数字信号而改变。,调相,(PM)：载波初始相位随基带数字信号而改变。,1.,数字数据模拟编码,课件制作人：谢希仁,第22页,对基带数字信号几个调制方法,课件制作人：谢希仁,第23页,正交调制,QAM(Quadrature Amplitude Modulation),r,(r,),因为4 bit 编码共有16 种不一样组合，所以这 16 个点中每个点可对应于一个 4 bit 编码。,若每一个码元可表示比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一个状态就越困难。,多相调制：,同时改变相位、振幅或频率中两个参数，可形成各种波形，携带多位信息，提升数据率。,课件制作人：谢希仁,第24页,2.3 物理层下面传输媒体,导向传输媒体（有线介质、固定介质）,能够将信号约束在某个固定媒体中，如：双绞线、同轴电缆、光纤等。,非导向传输媒体（无线介质、约束介质）,不能够将信号约束在某个固定媒体中，如：地面微波接力通信、卫星通信等。,传输媒体即通信介质，信源与信宿之间物理通路。,课件制作人：谢希仁,第25页,评价传输媒体性能指标,成本,易安装性,容量（带宽）,抗干扰性,抗衰减性（最大传输距离）,课件制作人：谢希仁,第26页,2.3.1 导向传输媒体,1.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 UTP,屏蔽双绞线 STP,性能评价,成本低、易安装、,100MHz、,抗干扰性低、最大传输距离100,m,课件制作人：谢希仁,第27页,EIA-TIA 568标准,双绞线分为7类，单位长度绞和数不一样。,n类线比n-1类线含有多项优异性能：容量（带宽）、抗衰减性、抗干扰性（近端串扰是指在一条链路中一对线对另一对线信号耦合）,EIA-TIA 568A,EIA-TIA 568B,双绞线电缆制作注意事项,不能乱序、短剥线长度,课件制作人：谢希仁,第28页,2.同轴电缆,50,同轴电缆,数字信号,75,同轴电缆,模拟信号,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,将计算机与同轴电缆连接需用T型分接头,AUI BNC,性能评价,成本低、易安装性比双绞线差、,10MHz、,抗干扰性低比双绞线强、,最大传输距离185m-500,m,课件制作人：谢希仁,第29页,3.光纤,经过光导纤维传输光脉冲实现通信。,一个完整光传输系统,发送端 光源 （发光二极管、半导体激光器）,光纤,接收端 检测器（光电二极管）,包层,课件制作人：谢希仁,第30页,光线在光纤中折射,折射角,入射角,包层,（低折射率媒体）,包层,（低折射率媒体）,纤芯,（高折射率媒体）,包层,纤芯,课件制作人：谢希仁,第31页,光纤工作原理,高折射率,(纤芯),低折射率,(包层),光线在纤芯中传输方式是不停地全反射,课件制作人：谢希仁,第32页,四芯光缆剖面示意图,课件制作人：谢希仁,第33页,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,课件制作人：谢希仁,第34页,光纤不但含有通信容量非常大优点，而且还含有其它一些特点：,（1）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输尤其经济。,（2）抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰环境下尤为主要。,（3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。,（4）体积小，重量轻。,缺点：,成本较高。,课件制作人：谢希仁,第35页,2.3.2 非导向传输媒体,非导向传输媒体（无线介质、约束介质）,不能够将信号约束在某个固定媒体中。,无线传输所使用频段很广。,短波通信主要是靠电离层反射，但短波信道通信质量较差。,微波在空间主要是直线传输。,地面微波接力通信,卫星通信,课件制作人：谢希仁,第36页,地面微波接力通信主要特点：,微波波段频率很高，其频段范围也很宽，所以其通信信道容量很大；,因为工业干扰和天电干扰主要频谱成份比微波频率低得多，对微波通信危害比对短波和米波通信小得多，因而微波传输质量较高；,与相同容量和长度电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。,课件制作人：谢希仁,第37页,缺点：,相邻站之间必须直视，不能有障碍物。,易受恶劣气候影响，,隐蔽性、保密性差。,中继站维护费用高。,课件制作人：谢希仁,第38页,3卫星通信,卫星通信最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。,卫星通信另一特点就是含有,较大传输时延,。,课件制作人：谢希仁,第39页,2.5 信道复用技术,2.5.1 频分复用、时分复用和统计时分复用,频分复用(FDM),：,将信道可用频带分为若干子频带。,相邻子频带之间留有临界保护频带。,将不一样用户信号分别,调制,到这些子频带上。,信道上同时传输多路信号（宽带信号）。,全部用户在一样时间占用不一样带宽资源。,频分复用适用,于,模拟传输。,课件制作人：谢希仁,第40页,频分复用(FDM),频率,时间,频率 1,频率 2,频率 3,频率 4,频率 5,课件制作人：谢希仁,第41页,时分复用,：,将信道可用时间分为若干时隙.,将这些时隙平分给不一样用户信号。,每路信号交替占用信道资源。,全部用户在不一样时间占用一样频带宽度。,时分复用适合用于数字传输。,时分复用(TDM),课件制作人：谢希仁,第42页,频率,时间,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,A,A,A,A,在,TDM,帧中位置不变,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,时分复用,课件制作人：谢希仁,第43页,时分复用,频率,时间,C,D,C,D,C,D,A,A,A,A,B,B,B,B,C,D,在,TDM,帧中,位置不变,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,课件制作人：谢希仁,第44页,时分复用,频率,时间,B,D,B,D,B,D,A,A,A,A,B,C,C,C,C,D,在,TDM,帧中,位置不变,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,课件制作人：谢希仁,第45页,时分复用,频率,时间,B,C,B,C,B,C,A,A,A,A,B,C,D,D,D,D,在 TDM 帧中,位置不变,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,课件制作人：谢希仁,第46页,每路信号数据量不均衡，平均分配时隙时分复用不灵活。可能会造成线路资源浪费。,课件制作人：谢希仁,第47页,统计时分复用 STDM 是对时分复用一个改进。,使用统计时分复用 STDM帧传送复用数据；,时隙数能够不一样于用户数。,用户有了数据即发往集中器缓存（队列），集中器扫描缓存，将其中数据放入STDM帧，放满即可发送出去。,课件制作人：谢希仁,第48页,统计时分复用不是平均分配时隙，而是,按需,分配时隙，显著提升信道利用率。,STDM帧时隙中包含用户,地址信息,，集中器设计为含有更多智能性，加入许多控制信息，开销增大。,STDM不适合于用户数据均衡且重负载通信。,统计复用又称为,异步时分复用,，而普通时分复用称为,同时时分复用,。,课件制作人：谢希仁,第49页,波分多路复用，是指在一根光纤上使用不一样波长同时传送多路光波信号。实际上WDM是FDM一个变种，用于光纤信道。,波分多路复用工作原理：要传输光波波长（频率）是不一样，它们经过复用器（通常是棱镜或光栅）,耦合到光缆线路上同一根光纤中进行传输,，抵达目标地结点后，再经过分用器（棱镜或光栅）分成多束光波。,当前波长域复用技术主要有三种：波分复用（,WDM,），密集波分复用DWDM,）和光频分复用（,OFDM,）。三者本质上都是波长分割复用，不一样是复用信道波长间隔不一样,。,2.5.2 波分复用 WDM,课件制作人：谢希仁,第50页,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,波分复用就是光频分复用。,8,2.5 Gb/s,1310 nm,20 Gb/s,复,用,器,分,用,器,EDFA,120 km,课件制作人：谢希仁,第51页,2.5.3 码分复用 CDM,惯用名词是码分多址 CDMA,(Code Division Multiple Access)。,这种系统发送信号有很强抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发觉。,在移动通信中，CDMA可提升通话质量降低干扰，降低手机平均发射功率。,课件制作人：谢希仁,第52页,码分复用 CDMA工作原理,向量规格化内积,(inner product),：,设向量 和向量,其规格化内积,两个向量,S,和,T,正交,(orthogonal),，即,S,和,T,规格化内积为 0.,课件制作人：谢希仁,第53页,每个站被指派一个惟一,m,bit 码片序列。,如发送比特 1，则发送自己,m,bit 码片序列。,如发送比特 0，则发送该码片序列二进制反码。,比如，S 站 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。,用-1表示0，S 站码片序列：(1 1 1+1+1 1+1+1),码分复用 CDMA工作原理,课件制作人：谢希仁,第54页,CDMA 主要特点,每个站分配码片序列必须各不相同，且相互,正交,。,任何一个码片向量和该码片向量自己规格化内积都是1.,一个码片向量和该码片反码向量规格化内积值是 1.,满足分配率，设S,T分别表示两个站点码片向量,U表示这两个站点发送叠加信号，即：U=S+T,则：,对于任意站点码片向量V，V,U=V,S+V,T,码分复用 CDMA工作原理,课件制作人：谢希仁,第55页,码片序列正交关系举例,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)。,这两个码片序列是正交。,课件制作人：谢希仁,第56页,CDMA 工作原理,S 站码片序列,S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m,个码片,t,S 站发送信号,S,x,T 站发送信号,T,x,总发送信号,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,课件制作人：谢希仁,第57页,CDMA必须采取扩频技术，传输信息量远大于实际信息量，若信道频率资源有限则限制其使用。,课件制作人：谢希仁,第58页,2.5 数字传输系统,1.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中继线上传送多路电话。,因为历史上原因，PCM 有两个互不兼容国际标准，即北美 24 路 PCM（简称为 T1）和欧洲 30 路 PCM（简称为 E1）。我国采取是欧洲 E1 标准。,E1 速率是 2.048 Mb/s，而 T1 速率是 1.544 Mb/s。,当需要有更高数据率时，可采取复用方法。,课件制作人：谢希仁,第59页,现在数字传输系统均采取,脉码调制,PCM(Pulse Code Modulation)体制,。,课件制作人：谢希仁,第60页,为了有效地利用传输线路，可将多个话路PCM 信号用,时分复用,TDM(Time Division Multiplexing)方法装成,时分复用帧,，然后发送到线路上。,脉码调制,PCM有两个互不兼容国际标准：北美T1标准(1.544Mb/s)和欧洲标准E1(2.048Mb/s)。,中国采取欧洲E1标准,美国和日本等国采取T1标准。,课件制作人：谢希仁,第61页,E1 时分复用帧,课件制作人：谢希仁,第62页,2.同时光纤网 SONET 和同时数字系列 SDH,旧数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要是以下两个方面：,速率标准不统一。,假如不对高次群数字传输速率进行标准化，国际范围高速数据传输就极难实现。,不是同时传输。,在过去相当长时间，为了节约经费，各国数字网主要是采取,准同时方式,。,课件制作人：谢希仁,第63页,同时光纤网 SONET,同时光纤网,SONET(Synchronous Optical Network)各级时钟都来自一个非常准确主时钟。,第 1 级,同时传送信号,STS-1(Synchronous Transport Signal)传输速率是 51.84 Mb/s。,光信号则称为第 1 级,光载波,OC-1，OC 表示Optical Carrier。,课件制作人：谢希仁,第64页,同时数字系列,SDH,ITU-T 以美国家标准准 SONET 为基础，制订出国际标准,同时数字系列,SDH(Synchronous Digital Hierarchy)。,普通可认为 SDH 与 SONET 是同义词。,SDH 基本速率为 155.52 Mb/s，称为第,1,级,同时传递模块,(Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系中 OC-3 速率。,课件制作人：谢希仁,第65页,线路速率,(Mb/s),SONET,符号,ITU-T,符号,表示线路速率,惯用近似值,51.840,OC-1/STS-1,155.520,OC-3/STS-3,STM-1,155 Mb/s,466.560,OC-9/STS-9,STM-3,622.080,OC-12/STS-12,STM-4,622 Mb/s,933.120,OC-18/STS-18,STM-6,1244.160,OC-24/STS-24,STM-8,2488.320,OC-48/STS-48,STM-16,2.5 Gb/s,4976.640,OC-96/STS-96,STM-32,9953.280,OC-192/STS-192,STM-64,10 Gb/s,39813.120,OC-768/STS-768,STM-256,40 Gb/s,SONET OC 级/STS 级与 SDH STM 级对应关系,课件制作人：谢希仁,第66页,SONET 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),课件制作人：谢希仁,第67页,SONET 标准定义了四个光接口层,光子层(Photonic Layer),处理跨越光缆比特传送。,段层(Section Layer),在光缆上传送 STS-N 帧。,线路层(Line Layer),负责路径层同时和复用。,路径层(Path Layer),处理路径端接设备 PTE(Path Terminating Element)之间业务传输。,课件制作人：谢希仁,第68页,2.6 宽带接入技术,2.6.1 xDSL技术,xDSL 技术就是,用数字技术对现有模拟电话用户线进行改造,，使它能够承载宽带业务。,即使标准模拟电话信号频带被限制在 3003400 Hz 范围内，但用户线本身实际可经过信号频率依然超出 1 MHz。,xDSL 技术就把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而,把原来没有被利用高端频谱留给用户上网使用,。DSL 就是,数字用户线,(Digital Subscriber Line)缩写。而 DSL 前缀 x 则表示在数字用户线上实现不一样宽带方案。,课件制作人：谢希仁,第69页,xDSL 几个类型,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线,HDSL(High speed DSL)：高速数字用户线,VDSL(Very high speed DSL)：甚高速数字用户线,RADSL(Rate-Adaptive DSL)：速率自适应 DSL，是 ADSL 一个子集，可自动调整线路速率）。,课件制作人：谢希仁,第70页,ADSL 极限传输距离,ADSL 极限传输距离与数据率以及用户线线径都有很大关系（用户线越细，信号传输时衰减就越大），而所能得到最高数据传输速率与实际用户线上信噪比亲密相关。,比如，0.5 毫米线径用户线，传输速率为 1.5 2.0 Mb/s 时可传送 5.5 公里，但当传输速率提升到 6.1 Mb/s 时，传输距离就缩短为 3.7 公里。,假如把用户线线径减小到0.4毫米，那么在6.1 Mb/s传输速率下就只能传送2.7公里,课件制作人：谢希仁,第71页,ADSL 特点,上行和下行带宽做成不对称。,上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。,ADSL 在用户线（铜线）两端各安装一个 ADSL 调制解调器。,我国当前采取方案是,离散多音调,DMT,(Discrete Multi-Tone)调制技术。这里“多音调”就是“,多载波,”或“,多子信道,”意思。,课件制作人：谢希仁,第72页,DMT 技术,DMT 调制技术采取频分复用方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 高端频谱划分为许多子信道，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），并使用不一样载波（即不一样音调）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调制解调器,并行地,传送数据。,课件制作人：谢希仁,第73页,DMT 技术频谱分布,频谱,频率,上行信道,传统电话,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,课件制作人：谢希仁,第74页,ADSL 数据率,因为用户线详细条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线干扰程度等都不一样），所以 ADSL 采取自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高数据率。,当 ADSL 开启时，用户线两端 ADSL 调制解调器就测试可用频率、各子信道受到干扰情况，以及在每一个频率上测试信号传输质量。,ADSL 不能确保固定数据率。对于质量很差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。,课件制作人：谢希仁,第75页,ADSL 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 接入网,端局或远端站,DSLAM,至当地电话局,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),课件制作人：谢希仁,第76页,第二代 ADSL,ADSL2（G.992.3 和 G.992.4）ADSL2+（G.992.5）,经过提升调制效率得到了,更高数据率,。比如，ADSL2 要求最少应支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s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。,采取了,无缝速率自适应技术,SRA(Seamless Rate Adaptation)，可在运行中不中止通信和不产生误码情况下，自适应地调整数据率。,改进了线路质量评测和故障定位功效，这对提升网络运行维护水平含有非常主要意义。,课件制作人：谢希仁,第77页,2.6.2 光纤同轴混合网,HFC(Hybrid Fiber Coax),HFC 网是在当前覆盖面很广有线电视网 CATV 基础上开发一个居民宽带接入网。,HFC 网除可传送 CATV 外，还提供电话、数据和其它宽带交互型业务。,现有 CATV 网是树形拓扑结构同轴电缆网络，它采取模拟技术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,课件制作人：谢希仁,第78页,HFC 主要特点,(1)HFC网主干线路采取光纤,HFC 网将原 CATV 网中同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用,模拟光纤技术,。,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。,课件制作人：谢希仁,第79页,(2)HFC 网采取结点体系结构,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,课件制作人：谢希仁,第80页,(3)HFC 网含有比 CATV 网更宽频谱，且含有双向传输功效,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,课件制作人：谢希仁,第81页,(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)，然后再连接到用户电视机。,使用双绞线连接到用户电话机。,使用电缆调制解调器连接到用户计算机。,课件制作人：谢希仁,第82页,电缆调制解调器(cable modem),电缆调制解调器,是为 HFC 网而使用调制解调器。,电缆调制解调器最大特点就是传输速率高。其下行速率普通在 3,10 Mb/s之间，最高可达 30 Mb/s，而上行速率普通为 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调制解调器要复杂得多，而且不是成对使用，而是只安装在用户端。,课件制作人：谢希仁,第83页,HFC 网最大优点,含有很宽频带，而且能够利用已经有相当大覆盖面有线电视网。,要将现有 450 MHz 单向传输有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输 HFC 网（还要将全部用户服务区互连起来而不是一个个 HFC 网孤岛），也需要相当资金和时间。,在电信政策方面也有一些需要协调处理问题。,课件制作人：谢希仁,第84页,2.6.3 FTTx 技术,FTTx（光纤到）也是一个实现宽带居民接入网方案。这里字母 x 可代表不一样意思。,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终处理方法。,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。,课件制作人：谢希仁,第85页,本章要求：,1.了解物理层功效,2.掌握相关信道几个基本概念,3.掌握信道最高码元传输速率和极限信息传输速率,4.掌握物理层下面传输媒体（导向传输媒体）,5.掌握模拟传输与数字传输（几个调制方法）,6.掌握信道复用技术,频分复用、,时分复用和统计时分复用,、波分复用、,码分复用,7.了解同时光纤网 SONET 和同时数字系列 SDH,8.了解几个宽带接入技术,课件制作人：谢希仁,第86页,