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1、会计学1数据通信数据通信CH物理层物理层第一页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识2.3 物理层下面的传输媒体2.4 信道复用技术2.5 数字传输系统(xtng)2.6 宽带接入技术第1页/共64页第二页，共64页。2.1 物理层的基本概物理层的基本概念念n n任务：透明地传输比特流。任务：透明地传输比特流。n n物理层考虑的是如何在连接物理层考虑的是如何在连接(linji)(linji)各种计算机的传输媒体上各种计算机的传输媒体上传输比特流，而不是指连接传输比特流，而不是指连接(linji)(linji)计算机的具体的物理设备计算机的具体
2、的物理设备或具体的传输媒体。或具体的传输媒体。n n物理层要屏蔽各种物理设备、传输媒物理层要屏蔽各种物理设备、传输媒体和各种通信方式间的差异。体和各种通信方式间的差异。第2页/共64页第三页，共64页。2.1 物理层的基本概物理层的基本概念念 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(b tn)功能的各种可能事件的出现顺序。物理层的传输方式一般都是串行传输。第3页/共64
3、页第四页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识2.3 物理层下面的传输媒体2.4 信道复用技术2.5 数字传输系统(xtng)2.6 宽带接入技术第4页/共64页第五页，共64页。2.2 数据通信的基础知数据通信的基础知识识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(shz)比特流数字(shz)比特流模拟信号模拟信号 输入(shr)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2.2.1 2.2.1 数据通信系统的模型数据通信系统的模型第5页/共64页第六
4、页，共64页。数据通信系统(xtng)组成 第6页/共64页第七页，共64页。几个几个(j)术语术语n n数据数据(data)(data)运送消息的实体。运送消息的实体。n n信号信号(signal)(signal)数据的电气的或电磁的表现。数据的电气的或电磁的表现。n n“模拟的模拟的”(analogous)”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。代表消息的参数的取值是连续的。n n“数字的数字的”(digital)”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。代表消息的参数的取值是离散的。n n码元码元(code)(code)在使用时间域（或简称在使用时间域（或简称(ji
5、(ji nchng)nchng)为时域）的波为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。第7页/共64页第八页，共64页。2.2.2 有关有关(yugun)信信号的几个基本概念号的几个基本概念n n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。n n双向交替通信（半双工通信）通信的双方(shungfng)都可以发送信息，但不能双方(shungfng)同时发送(当然也就不能同时接收)。n n双向同时通信（全双工通信）通信的双方(shungfng)可以同时发送和接收信息。第8页/共64页第九页，共64页。基带基带(baseb
6、and)信号信号(xnho)和和带通带通(band pass)信号信号(xnho)n n基带信号（即基本频带信号）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。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 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。因此道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此(ync(ync)必须对基带必须对基带信号进行调制信号进行调制(modulation)(modulat
7、ion)。n n带通信号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）。过信道）。第9页/共64页第十页，共64页。几种最基本的调制几种最基本的调制(tiozh)方方法法 n n基带信号(xnho)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(xnho)进行调制(modulation)。n n最基本的二元制调制方法有以下几种：n n调幅(AM)：载
8、波的振幅随基带数字信号(xnho)而变化。n n调频(FM)：载波的频率随基带数字信号(xnho)而变化。n n调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号(xnho)而变化。第10页/共64页第十一页，共64页。对基带数字信号的几种对基带数字信号的几种调制调制(tiozh)方法方法 010011100基带信号(xnho)调幅(dio f)调频调相第11页/共64页第十二页，共64页。正交振幅正交振幅(zhnf)调制调制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)r(r,)可供选择的相位有 12 种，而对于(duy)每一种相位有 1 或2 种振幅可供选择。由于4 b
9、it 编码共有16 种不同的组合，因此这 16 个点中(din zhn)的每个点可对应于一种 4 bit 的编码。若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。举例第12页/共64页第十三页，共64页。2.2.3 信道信道(xn do)的极限容量的极限容量 n n任何实际的信道都不是(b shi)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 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。第13页/共64页第十四页，共64页。数字信号通过数字信号通过(tnggu)实际的实际的信道信道 n n有失真(sh zhn)，但
10、可识别n n失真(sh zhn)大，无法识别 实际的信道(xn do)（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、有噪声、干扰和失真）接收信号波形第14页/共64页第十五页，共64页。(1)信道信道(xn do)能够通过的频能够通过的频率范围率范围n n1924 1924 年，奈奎斯特年，奈奎斯特(Nyquist)(Nyquist)就推导出了著名的奈氏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。码间串扰，码元的传输速率的上限值。n n在任何信道中，码元传输
11、的速率是有上限的，否在任何信道中，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。判决（即识别）成为不可能。n n如果信道的频带越宽，也就是如果信道的频带越宽，也就是(jish)(jish)能够通过的信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。码元而不出现码间串扰。第15页/共64页第十六页，共64页。(2)信噪比信噪比 n 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(gnro)的信道的极限、无差错的
12、信息传输速率。n n信道的极限信息传输速率 C 可表达为n n C=W log2(1+S/N)b/s n nW 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；n nS 为信道内所传信号的平均功率；n nN 为信道内部的高斯噪声功率。第16页/共64页第十七页，共64页。香农公式香农公式(gngsh)表明表明 n n信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极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。限传输速率就越高。n n只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，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。就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输
13、。n n若信道带宽若信道带宽 W W 或信噪比或信噪比 S/N S/N 没有上限没有上限(shngxin)(shngxin)（当然实际信道不可能是这样的），（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则信道的极限信息传输速率 C C 也就没有上限也就没有上限(shngxin)(shngxin)。n n实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的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。极限传输速率低不少。第17页/共64页第十八页，共64页。请注意请注意(zh y)n n对于频带宽度已确定的信道，如果(rgu)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
14、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。第18页/共64页第十九页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 2.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.3 2.3 物理层下面物理层下面(xi mian)(xi mian)的传输媒体的传输媒体2.4 2.4 信道复用技术信道复用技术2.5 2.5 数字传输系统数字传输系统2.6 2.6 宽带接入技术宽带接入技术第19页/共64页第二十页，共64页。2.3 物理层下面物理层下面(xi mian)的传输的传输媒体媒体无线电微波(wib)红外线可见光紫外
15、线X射线射线(shxin)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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF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 电信领域使用的电磁波的频谱第20页/共64页第二十一页，共64页。2.3.1 导向导向(do xin)传输媒体传输媒体n n双绞线n n屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted
16、Pair)n n无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair)n n双绞线可用于模拟传输或数字传输。优点是廉价、使用方便。但数据率和传输距离(jl)有限。对长距离(jl)传输，模拟信号要加放大器，数字信号要加中继器。标准为EIA/TIA-568-A。第21页/共64页第二十二页，共64页。2.3.1 导向导向(do xin)传输媒体传输媒体n n同轴电缆(tn zhu din ln)n n50 同轴电缆(tn zhu din ln)n n75 同轴电缆(tn zhu din ln)第22页/共64页第二十三页，共64页。同轴电缆同轴电缆(tn zhu din ln)的的
17、分类分类 n n应用于计算机网络的同轴电缆主要(zhyo)有两种，即“粗缆”和“细缆”，它们都属于“基带同轴电缆”。n n同轴粗缆(AUI)n n同轴细缆(BNC)第23页/共64页第二十四页，共64页。同轴粗缆的配件同轴粗缆的配件(pijin)同轴粗缆的同轴粗缆的BNCBNC接头接头(ji tu)(ji tu)同轴粗缆同轴粗缆第24页/共64页第二十五页，共64页。同轴粗缆的配件同轴粗缆的配件(pijin)同轴粗缆的同轴粗缆的收发器收发器同轴粗缆的终端同轴粗缆的终端(zhn(zhn dun)dun)电阻电阻第25页/共64页第二十六页，共64页。同轴细缆同轴细缆(x ln)外观和内部结外观和
18、内部结构构 同轴细缆同轴细缆(x ln)(x ln)第26页/共64页第二十七页，共64页。终端终端(zhn dun)匹配器、匹配器、T型接头和型接头和BNC接头接头 终端终端(zhn dun)(zhn dun)匹匹配器配器T T型接头型接头(ji(ji tu)tu)BNCBNC接头接头第27页/共64页第二十八页，共64页。2.3.1 导向导向(do xin)传输媒体传输媒体n n光缆n n目前(mqin)，光纤主要应用在大型的局域网中用作主干线路，第28页/共64页第二十九页，共64页。2.3.2 非导向非导向(do xin)传输媒体传输媒体 n n无线传输所使用的频段很广。n n短波通信
19、(tng xn)主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信(tng xn)质量较差。n n微波在空间主要是直线传播。n n地面微波接力通信(tng xn)n n卫星通信(tng xn)第29页/共64页第三十页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 2.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.3 2.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体2.4 2.4 信道信道(xn do)(xn do)复用技术复用技术2.5 2.5 数字传输系统数字传输系统2.6 2.6 宽带接入技术宽带接入技术第30页/共64页第三十一页，共64页。共享信道(
20、xn do)2.4 信道信道(xn do)复用复用技术技术信道(xn do)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2.4.1 频分复用时分复用和统计时分复用第31页/共64页第三十二页，共64页。时分复用可能会造成时分复用可能会造成线路资源线路资源(zyun)的浪费的浪费 ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户(yngh)使用时分复用系统传送计算机数据(shj)时，由于计算机数据(shj)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。第32页/共64页第三十三页，共64
21、页。统计统计(tngj)时分复用时分复用 STDM(Statistic TDM)用户(yngh)ABCDabcdttttt3 个 STDM 帧#1acbabbcacd#2#3统计(tngj)时分复用第33页/共64页第三十四页，共64页。1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 2.4.2 2.4.2 波分复用波分复用波分
22、复用波分复用(f yn(f yn)WDM)WDM(Wavelength Division Multiplexing)(Wavelength Division Multiplexing)n n波分复用(f yn)就是光的频分复用(f yn)。8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器EDFA120 km光调制器光解调器第34页/共64页第三十五页，共64页。2.4.3 码分复用码分复用(f yn)CDM(Code Division Multiplexing)n n常用的名词是码分多址 CDMA n n (Code Division Multiple Access)。n n各用户
23、使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。n n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(drn)发现。n n每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。n n 第35页/共64页第三十六页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 2.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.3 2.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体2.4 2.4 信道信道(xn do)(xn do)复用技术复用技术2.5 2.5 数字传输系统数字传输系统2.6 2.6 宽带接入技术宽带接入技术第36页/共6
24、4页第三十七页，共64页。2.5 数字传输系统数字传输系统(xtng)1.脉码调制脉码调制 PCM 体制体制 n n脉码调制脉码调制 PCM PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继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。线上传送多路的电话。n n由于历史上的原因，由于历史上的原因，PCM PCM 有两个互不兼容的国际标有两个互不兼容的国际标准，即北美的准，即北美的 24 24 路路 PCM PCM（简称为（简称为 T1 T1）和欧洲）和欧洲(u(u zhu)zhu)的的 30 30 路路 PCM PCM（简称为（简称为 E1 E1）。我国采用的是欧）。我国采用的是欧洲洲(u zh
25、u)(u zhu)的的 E1 E1 标准。标准。n nE1 E1 的速率是的速率是 2.048 Mb/s 2.048 Mb/s，而，而 T1 T1 的速率是的速率是 1.544 Mb/s 1.544 Mb/s。n n当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。第37页/共64页第三十八页，共64页。2.2.同步光纤网同步光纤网同步光纤网同步光纤网 SONET SONET 和和和和同步数字同步数字同步数字同步数字(shz)(shz)系列系列系列系列 SDH SDH n n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个方面：n n速率标准不统一。n
26、n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。n n不是同步传输。n n在过去相当长的时间，为了(wi le)节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。第38页/共64页第三十九页，共64页。同步同步(tngb)光纤网光纤网 SONETn n同步光纤网 SONET(Synchronous Optical Network)的各级时钟都来自一个非常精确(jngqu)的主时钟。n n第 1 级同步传送信号 STS-1(Synchronous Transport Signal)的传输速率是 51.84 Mb/s。n n光信号则称为第 1 级光载波 OC-1，OC 表示O
27、ptical Carrier。第39页/共64页第四十页，共64页。同步数字同步数字(shz)系列系列 SDH n nITU-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)。n n一般(ybn)可认为 SDH 与 SONET 是同义词。n nSDH 的基本速率为 155.52 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。第40页/共64页第四十一页，共64页。线路速率(Mb/s)SONET符号IT
28、U-T符号表示线路速率的常用近似值 51.840OC-1/STS-1 155.520OC-3/STS-3STM-1155 Mb/s 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080OC-12/STS-12STM-4622 Mb/s 933.120OC-18/STS-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-82488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gb/s4976.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gb/s39813.120 OC-768/STS-768 STM-256 4
29、0 Gb/s SONET 的 OC 级/STS 级与 SDH 的 STM 级的对应(duyng)关系 第41页/共64页第四十二页，共64页。SONET 的体系结构的体系结构 光子(gungz)层路径(ljng)层线路(xinl)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)第42页/共64页第四十三页，共64页。SONET 标准标准(biozhn)定义了定义了四个光接口层四个光接口层 n n光子层(Photo
30、nic Layer)n n处理跨越光缆的比特(b t)传送。n n段层(Section Layer)n n在光缆上传送 STS-N 帧。n n线路层(Line Layer)n n负责路径层的同步和复用。n n路径层(Path Layer)n n处理路径端接设备 PTE(Path Terminating Element)之间的业务的传输。第43页/共64页第四十四页，共64页。第第 2 章章 物理层物理层2.1 2.1 物理层的基本概念物理层的基本概念2.2 2.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识2.3 2.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体2.4 2.4 信道信道(xn do)
31、(xn do)复用技术复用技术2.5 2.5 数字传输系统数字传输系统2.6 2.6 宽带接入技术宽带接入技术第44页/共64页第四十五页，共64页。2.6 宽带接入技术宽带接入技术(jsh)2.6.1 xDSL技术技术(jsh)n nxDSL xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线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。进行改造，使它能够承载宽带业务。n n虽然标准模拟电话信号的频带被限制在虽然标准模拟电话信号的频带被限制在 3003400 kHz 3003400 kHz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然的范围内，但用户线本身实际可通
32、过的信号频率仍然超过超过 1 MHz 1 MHz。n nxDSL xDSL 技术就把技术就把 04 kHz 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，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。而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。n nDSL DSL 就是数字用户线就是数字用户线(Digital Subscriber Line)(Digital Subscriber Line)的缩写。的缩写。而而 DSL DSL 的前缀的前缀(qinzhu)x(qinzhu)x 则表示在数字用户线上实现则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。的不同宽带方案。第45页/共64
33、页第四十六页，共64页。xDSL 的几种的几种(j zhn)类型类型 n nADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数：非对称数字用户线字用户线n nHDSL(High speed DSL)HDSL(High speed DSL)：高速数字用户线：高速数字用户线n nSDSL(Single-line DSL)SDSL(Single-line DSL)：1 1 对线的数字用户线对线的数字用户线n nVDSL(Very high speed DSL)VDSL(Very h
34、igh speed DSL)：甚高速数字用户线：甚高速数字用户线n nDSL DSL：ISDN ISDN 用户线。用户线。n nRADSL(Rate-Adaptive DSL)RADSL(Rate-Adaptive DSL)：速率自适应：速率自适应 DSL DSL，是，是 ADSL ADSL 的一个子集，可自动的一个子集，可自动(zdng)(zdng)调节线路速率）。调节线路速率）。第46页/共64页第四十七页，共64页。ADSL 的极限传输的极限传输(chun sh)距离距离n nADSL ADSL 的极限传输的极限传输(chun sh)(chun sh)距离与数据率以及用距离与数据率以及用
35、户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输传输(chun sh)(chun sh)时的衰减就越大），而所能得到的时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输最高数据传输(chun sh)(chun sh)速率与实际的用户线上的速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。信噪比密切相关。n n例如，例如，0.5 0.5 毫米线径的用户线，传输毫米线径的用户线，传输(chun sh)(chun sh)速速率为率为 1.5 2.0 Mb/s 1.5 2.0 Mb/s 时可传送时可传送 5.5 5.5 公里，但当传输公里，但当传输(chun sh)(chun sh
36、)速率提高到速率提高到 6.1 Mb/s 6.1 Mb/s 时，传输时，传输(chun(chun sh)sh)距离就缩短为距离就缩短为 3.7 3.7 公里。公里。n n如果把用户线的线径减小到如果把用户线的线径减小到0.40.4毫米，那么在毫米，那么在6.1 6.1 Mb/sMb/s的传输的传输(chun sh)(chun sh)速率下就只能传送速率下就只能传送2.72.7公里公里 第47页/共64页第四十八页，共64页。ADSL 的特点的特点(tdin)n n上行和下行带宽做成不对称上行和下行带宽做成不对称(duchn)(duchn)的。的。n n上行指从用户到上行指从用户到 ISP IS
37、P，而下行指从，而下行指从 ISP ISP 到用户。到用户。n nADSL ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL ADSL 调制解调器。调制解调器。n n我国目前采用的方案是离散多音调我国目前采用的方案是离散多音调 DMT(Discrete DMT(Discrete Multi-Tone)Multi-Tone)调制技术。这里的调制技术。这里的“多音调多音调”就是就是“多多载波载波”或或“多子信道多子信道”的意思。的意思。第48页/共64页第四十九页，共64页。DMT 技术技术(jsh)n nDMT DMT 调制技术采用频分复用的方法，把调制技术采
38、用频分复用的方法，把 40 kHz 40 kHz 以上以上一直到一直到 1.1 MHz 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的高端频谱划分为许多(x(x du)du)的子的子信道，其中信道，其中 25 25 个子信道用于上行信道，而个子信道用于上行信道，而 249 249 个子个子信道用于下行信道。信道用于下行信道。n n每个子信道占据每个子信道占据 4 kHz 4 kHz 带宽（严格讲是带宽（严格讲是 4.3125 kHz 4.3125 kHz），），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。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这种做法相当于
39、在一对用户线上使用许多(x(x du)du)小小的调制解调器并行地传送数据。的调制解调器并行地传送数据。第49页/共64页第五十页，共64页。DMT 技术技术(jsh)的频谱分布的频谱分布 频谱频率(pnl)上行(shngxng)信道传统电话04下行信道(kHz)401381100第50页/共64页第五十一页，共64页。ADSL 的数据的数据(shj)率率n n由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻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），因此用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL ADSL 采用自适应调制技采用自适应调制技术使用户线
40、能够传送尽可能高的数据率。术使用户线能够传送尽可能高的数据率。n n当当 ADSL ADSL 启动启动(q(q dng)dng)时，用户线两端的时，用户线两端的 ADSL ADSL 调制解调器就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。率上测试信号的传输质量。n nADSL ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无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法开通 ADSL ADSL。n n通常下行数据率在通常下行数据率在 32 kb/s 32 kb/s 到到 6.
41、4 Mb/s 6.4 Mb/s 之间，而上行数据率在之间，而上行数据率在 32 kb/s 32 kb/s 到到 640 kb/s 640 kb/s 之间。之间。第51页/共64页第五十二页，共64页。ADSL ADSL 的组成的组成的组成的组成(z(z chn chn)ATU-CATU-CATU-RATU-C用户线 电话(dinhu)分离器 区域(qy)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数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access Multiplexer)接入端接单元 ATU(Access Termination Unit)AT
42、U-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52页/共64页第五十三页，共64页。第二代第二代 ADSL ADSL2ADSL2（G.992.3 G.992.3 和和和和 G.992.4G.992.4）ADSL2+ADSL2+（G.992.5G.992.5）n n通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，ADSL2 ADSL2 要求至少应支持下行要求至少应支持下行 8 Mb/s 8 Mb/s、上行、上行 800 kb/s 800 kb/s的速率。而的速率。而
43、ADSL2+ADSL2+则将频谱范围从则将频谱范围从 1.1 MHz 1.1 MHz 扩展扩展至至2.2 MHz2.2 MHz，下行速率可达，下行速率可达 16 Mb/s 16 Mb/s（最大传输速率（最大传输速率可达可达25 Mb/s25 Mb/s），而上行速率可达），而上行速率可达 800 kb/s 800 kb/s。n n采用了无缝速率自适应技术采用了无缝速率自适应技术 SRA(Seamless Rate SRA(Seamless Rate Adaptation)Adaptation)，可在运营中不中断，可在运营中不中断(zhngdun)(zhngdun)通信和通信和不产生误码的情况下，
44、自适应地调整数据率。不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。n n改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网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。络的运行维护水平具有非常重要的意义。第53页/共64页第五十四页，共64页。2.6.2 光纤同轴混合光纤同轴混合(hnh)网网HFC(Hybrid Fiber Coax)n nHFC HFC 网是在目前覆盖面很广的有线电视网网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。的基础上开发的一种居民宽带接入网。n nHFC HFC 网除可传送网除可传送 CATV CATV
45、外，还提供电话外，还提供电话(dinhu)(dinhu)、数据和其他宽带交互型业务。、数据和其他宽带交互型业务。n n现有的现有的 CATV CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆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。而目进行单向传输。而 HFC HFC 网则需要对网则需要对 CATV CATV 网进行改造，网进行改造，第54页/共64页第五十五页，共64页。HFC 的主要的主要(zhyo)特点特点 (1)HFC (1)HFC网的主干线路采用光纤网的主干线路采用光纤HFC HFC 网将原网将原 CATV CATV 网
46、中的同轴电缆主干部分改换为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光纤，并使用模拟光纤技术(jsh)(jsh)。在模拟光纤中采用光的振幅调制在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM AM，这比使用数，这比使用数字光纤更为经济。字光纤更为经济。模拟光纤从头端连接到光纤结点模拟光纤从头端连接到光纤结点(fiber node)(fiber node)，即光，即光分配结点分配结点 ODN(Optical Distribution Node)ODN(Optical Distribution Node)。在光。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就
47、是同轴电缆。就是同轴电缆。第55页/共64页第五十六页，共64页。(2)HFC 网采用网采用(ciyng)结点体系结点体系结构结构 同轴电缆(tn zhu din ln)头端模拟(mn)光纤放大器引入线分路器光纤结点服务区服务区服务区第56页/共64页第五十七页，共64页。(3)HFC 网具有比网具有比 CATV 网更宽网更宽的频谱，且具有双向传输的频谱，且具有双向传输(chun sh)功能功能 下行(xixng)信道上行(shngxng)信道5 40 50 550 750 1000原有模拟电视数字信号频率(MHz)保留第57页/共64页第五十八页，共64页。(4)每个家庭要安装一个每个家庭要
48、安装一个(y)用户用户接口盒接口盒 n n用户接口盒 UIB(User Interface Box)要提供三种连接，即：n n使用(shyng)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。n n使用(shyng)双绞线连接到用户的电话机。n n使用(shyng)电缆调制解调器连接到用户的计算机。第58页/共64页第五十九页，共64页。电缆电缆(dinln)调制解调器调制解调器(cable modem)n n电缆调制解调器是为电缆调制解调器是为 HFC HFC 网而使用的调制解网而使用的调制解调器。调器。n n电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。电缆调制解调器最
49、大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在其下行速率一般在 3 3 10 Mb/s10 Mb/s之间，最高可达之间，最高可达 30 Mb/s30 Mb/s，而上行速率一般为，而上行速率一般为 0.2 0.2 2 Mb/s2 Mb/s，最，最高可达高可达 10 Mb/s 10 Mb/s。n n电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调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，并且不是制解调器要复杂得多，并且不是(b shi)(b shi)成对成对使用，而是只安装在用户端。使用，而是只安装在用户端。第59页/共64页第六十页，共64页。HFC 网的最大优点网的最大优点(yudin)n n
50、具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。覆盖面的有线电视网。n n要将现有的要将现有的 450 MHz 450 MHz 单向传输的有线电视网络改单向传输的有线电视网络改造为造为 750 MHz 750 MHz 双向传输的双向传输的 HFC HFC 网（还要将所有的网（还要将所有的用户服务区互连起来而不是一个个用户服务区互连起来而不是一个个 HFC HFC 网的孤岛）网的孤岛），也需要相当的资金和时间。，也需要相当的资金和时间。n n在电信政策方面在电信政策方面(fngmin)(fngmin)也有一些需要协调解也有一些需要协调解决的