计算机网络—物理层.pptx

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1、第第 2 章章 物理层2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识数据通信系统的模型有关信道的几个基本概念信道的极限容量信道的极限信息传输速率2.3 物理层下面的传输媒体导向传输媒体非导向传输媒体第1页/共87页第第 2 章章 物理层（续）2.4 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2.5 数字传输系统2.6 宽带接入技术 技术 光纤同轴混合网（HFC 网）技术第2页/共87页2.1 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

2、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。第3页/共87页2.2 数据通信的基础知识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 机第4页/共87页几个术语数据(data)运送消息的实体。信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。“数字的”(digit

3、al)代表消息的参数的取值是离散的。码元(code)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基本波形。第5页/共87页有关信号的几个基本概念单向通信（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。第6页/共87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，

4、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）。第7页/共87页信道的极限容量 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。第8页/共87页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

5、和失真）接收信号波形第9页/共87页(1)信道能够通过的频率范围1924 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。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(P39)的问题，使接收端对码元的判决（即识别）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。第10页/共87页Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。例如，话音级线路的带 宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示C=2

6、W log2 MC =数据传输率，单位b/s W=带宽，单位HzM=信号编码级数(p40)M 最大数据率 2 6200 b/s 4 12400 b/s 8 18600 b/s16 24800 b/s32 31000 b/sNyquist公式：用于无噪声理想低通信道第11页/共87页12非理想信道实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号，产生误码。例如：数据传输速率为56kb/s时，持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特。第12页/共87页(2)信噪比 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有

7、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 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。第13页/共87页14Shannon公式：用于有噪声干扰信道例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则 C=3100log2（1+2000）34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。信噪比的单位也可用分贝(dB)表示：S/NdB=10log10 S/N所以，若S/NdB=30dB，则S/N=1000。C=W log2（1+S/N）C:传输率，单

8、位b/sW:带宽，单位HzS/N:信噪比第14页/共87页香农公式表明 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。第15页/共87页请注意 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16页/

9、共87页17Nyquist公式和Shannon公式的比较C=2W log2M用于理想信道（这样的信道存在吗？）数据传输率随信号编码级数增加而增加。C=W log2（1+S/N）用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！）无论信号编码级数增加到多少，此公式给出了有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。第17页/共87页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)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 106 107 1

10、08 109 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18页/共87页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 第19页/共87页各种电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外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 S

11、TP同轴电缆第20页/共87页21屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)以铝箔屏蔽以减少干扰和串音，应用较少双绞线外无任何屏蔽层，应用广泛常用的双绞线：3类（16Mb/s）和5类（155Mb/s）两种第21页/共87页22双绞线的连接标准色彩标记和连接方法：交叉线：交换机-交换机、PC-PC、HUB-HUB(标准端口)直连线：PC/路由器-交换机/HUB、HUB-HUB(级连端口)线对色彩码1白蓝，蓝2白橙，橙3白绿，绿4白棕，棕12345678123456781234567812345678交叉线交叉线EIA-568B直连线直连线EIA-568A第22页/共87页23同轴电缆（Coaxi

12、al Cable）计算机网络中使用基带同轴电缆阻抗50，有粗同轴和细同轴两种应用：总线局域网（以太网）性能：10Mb/s，500米/185米铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套第23页/共87页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）包层纤芯第24页/共87页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第25页/共87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第26页/共87页27 典型的光缆典型的光缆单芯光缆多芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑

13、料外套玻璃封套外壳常见规格：纤芯常见规格：纤芯50um缓变型缓变型-MMF 62.5um缓变型缓变型/增强型增强型-MMF 8.3um突变型突变型-SMF 包层包层125um第27页/共87页28无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）使用电磁波或光波携带信息优缺点：无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰反射，为障碍物所阻隔主要类型：无线电、地面微波通信卫星红外线非导向传输媒体 第28页/共87页29无线电基站与终端之间通信采用无线链路应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）BS基站覆盖的无线电区域BS基站 用户计算机和终端第29页/共87页30地面微波通过地面站之间接力传送接力站

14、之间距离：50-100 km速率：每信道 45 Mb/s地球地球地面站之间的直视线路 微波传送塔第30页/共87页31地球同步卫星与地面站相对固定位置使用3颗卫星即可覆盖全球传输延迟时间长（270ms）广播式传输应用领域：电视传输长途电话专用网络广域网35,784公里地球第31页/共87页32常用传输介质的比较传输介质传输方式速率/工作频带传输距离性能价格应用双绞线宽带基带1Gb/s模拟:10km数字:500m较好低模拟/数字信号传输50同轴电缆基带10Mb/s3km较好较低基带数字信号75同轴电缆宽带450MHz100km较好较低模拟电视、数据及音频光纤基带40Gb/s20km以上很好较高远

15、距离高速数据传输微波宽带4-6GHz几百km好中等远程通信卫星宽带1-10GHz18000km很好高远程通信第32页/共87页332.4 数据编码不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况：数据数据：模拟数据：模拟数据 数字数据数字数据信号信号：模拟信号：模拟信号 数字信号数字信号 信道信道：模拟信道：模拟信道 数字信道数字信道第33页/共87页34模拟传输和数字传输所使用的技术话音移频,调制模拟数字模拟模拟PCM编码数字数字数字编码数字模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制调制第34页/共87页35编码与调制的区别编码：用数字信号承载

16、数字或模拟数据调制：用模拟信号承载数字或模拟数据EncoderDecoder数字或模拟数据数字信号数字信号x(t)g(t)数字或模拟数据编码与解码数字信道数字信道发送方接收方g(t)编码解码第35页/共87页36调制与解调数字或模拟数据ModulatorDemodulator数字或模拟数据模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道发送方接收方调制解调制第36页/共87页37数字数据的数字信号编码使数字数据能在数字信道上传输把数字数据转换成某种数字脉冲信号常见的有两类：不归零码和曼彻斯特编码不归零码（NRZ，Non-Return to Zero）二进制数字0、1分别用两种电平来

17、表示；常用5V表示1，5V表示0；缺点：存在直流分量，传输中不能有变压器或电容；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。第37页/共87页38曼彻斯特编码（Manchester Coding）用电压的变化表示0和1。规定在每个码元的中间发生跳变：高低的跳变代表0，低高的跳变代表1每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号。这种编码也称为自同步码（Self-Synchronizing Code）。缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。差分曼彻斯特编码（Differential）每个码元的中间仍要发生跳变。用码元开始处有无跳变来表示0和1，有跳变代表0，无跳变

18、代表1。第38页/共87页39三种数字编码的波形图0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 1 时钟时钟NRZNRZManchesterManchester差分差分ManchesterManchester第39页/共87页40数字数据的调制使数字数据能在模拟信道上传输三种常用的调制技术：幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying）频移键控FSK（Frequency Shift Keying）相移键控PSK（Phase Shift Keying）原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波信号 S(t)=Acos(t+)S(t)的参量包括：幅度A、频率

19、、初相位 调制就是要使A、或 随数字基带信号的变化而变化第40页/共87页41ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1FSK：用载波的两个不同频率表示0和1PSK：用载波的起始相位的变化表示0和10 00 01 11 10 01 10 00 00 01 10 0ASKASKFSKFSKPSKPSK第41页/共87页42模拟数据的数字信号编码使模拟数据能在数字信道上传输采样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据主要是电话语音信号模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。三个步骤：采样：按一定间隔对

20、语音信号进行采样量化：把每个样本舍入到最接近的量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（脉码调制,Pulse Coded Modulation）。第42页/共87页43语音信号的数字化语音带宽f2倍语音最大频率）样本量化级数：256级（8bit/每样本）数据率：8000次/s*8bit=64kb/s每路PCM信号的速率=64kb/s模拟模拟语音信号语音信号采样时钟采样时钟PCM PCM 信号信号采样电路量化和编码 数字化数字化语音信号语音信号f4kHzf4kHzf fs s=8kHz=8kHz第43页/共87页44PCM编码过程举例 语音信号语音信号011 100

21、011 011 001 100011 100 011 011 001 100 PCM PCM 输出输出3 34 43 33 31 14 4011011100100011011011011001001100100 PCM PCM 信号信号 （有量化误差）（有量化误差）3.23.23.93.92.82.83.43.41.21.24.24.2 PAMPAM信号信号第44页/共87页共享信道2.5 信道复用技术频分复用、时分复用和统计时分复用 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

22、术第45页/共87页频分复用 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第46页/共87页时分复用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）。

23、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。第47页/共87页时分复用 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 帧第48页/共87页时分复用 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 帧第49页/共87页时分复用 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 帧第50页/共87页时

24、分复用 频率时间B CB CB CAAAA B CDDDDD 在 TDM 帧中的位置不变TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧第51页/共87页52由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时分复用也称为同步时分复用。一个时间片内传输的多路数据称为帧。时分复用的典型例子：PCM信号的传输把多个话路的PCM语音数据用TDM的方法装成帧（帧中还包括了帧同步信息和信令信息）每帧在一个时间片内发送每个时隙承载一路PCM信号时分复用 第52页/共87页时分复用可能会造成线路资源的浪费 ABCDaabbcdb cattttt4 个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户使用时分

25、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。第53页/共87页54TDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。STDM：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。ABCD待发数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2时间片1时间片2同步TDM带宽浪费A1B1B2时间片1时间片2统计TDM可用带宽C2统计时分复用STDM 第54页/共87页55时分复用数字载波复用标准T-标准（北美、日本）E-标准（欧洲、中国、南美）E1（一次群）标准每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道（时隙）。每个时隙可

26、容纳8bit。通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传输30个PCM话音数据。E1速率=（32x8bit）/125us=2.048 Mb/s对E1进一步复用，还可构成E2到E5等高次群。E5可承载7680个话路，数据率约为565Mb/s。新的TDM标准是同步光网络（SONET）和ITU-T的同步数字系列（SDH）。常用的线路速率为（近似值）155Mb/s，622Mb/s，2.5Gb/s和10Gb/s。第55页/共87页56E1-帧格式E1线路也可以用于计算机通信0121631时间片时间片125 125 m m m ms=32 s=32 时隙，时隙，2.048 Mb/s2.048

27、Mb/s帧同步信令30 路数字语音数据（PCM数据）+2 路控制用户话路用户话路1517第56页/共87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 波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)波分复用就是光的频分复用。8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s复用器分用器ED

28、FA120 km光调制器光解调器第57页/共87页码分复用 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)。第58页/共87页码片序列(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

29、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)第59页/共87页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。第60页/共87页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)第61页/共87

30、页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。第62页/共87页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 第63页/共87页CDMA 的工作原理 S 站的码片序列 S110ttttttm 个码片tS 站发送的信号 SxT 站发送的信号 Tx总的发送信号 Sx+Tx规格化内积 S Sx规格化内积 S Tx数据码元比特发送端接收端第64页/共87页2.6 宽

31、带接入技术技术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。第65页/共87页xDSL 的几种类型 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数

32、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）。第66页/共87页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

33、.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 第67页/共87页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。第68页/共87页DMT 技术DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 4

34、0 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。第69页/共87页DMT 技术的频谱分布 频谱频率上行信道传统电话04下行信道(kHz)401381100第70页/共87页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

35、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。第71页/共87页ADSL 的组成 ATU-CATU-CATU-RATU-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PSPS数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access Multi

36、plexer)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72页/共87页第二代 ADSL ADSL2（和）ADSL2+（）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

37、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。第73页/共87页光纤同轴混合网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，第74页/共8

38、7页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。第75页/共87页(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第76页/共87页(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

39、行信道5 40 50 550 750 1000原有模拟电视数字信号频率(MHz)保留第77页/共87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。第78页/共87页电缆调制解调器(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 310 Mb/s之间，最高可达 30 Mb/s，而上行速率一般为 0.2

40、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。第79页/共87页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。第80页/共87页技术 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(Fibe

41、r 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。第81页/共87页物理层的作用物理层的作用尽可能屏蔽传输媒体的差异，透明传送和接收位流尽可能屏蔽传输媒体的差异，透明传送和接收位流物理层的主要任务确定与传输媒体的接口的一些特性：确定与传输媒体的接口的一些特性：机械特性、电气特性、功能特性和规程特性机械特性、电气特性、功能特性和

42、规程特性物理层向数据链路层提供的服务 物理连接物理连接 物理服务数据单元（物理服务数据单元（PSDU）：串行传输方式（）：串行传输方式（1位），并行传输方式位），并行传输方式（8位）位）顺序化顺序化 故障报告故障报告 服务质量参数服务质量参数第82页/共87页EIA-232 标准标准（RS-232-C）DTE（数据终端设备）：（数据终端设备）：具有一定数据处理能力及收具有一定数据处理能力及收发数据能力的设备，如计算机。发数据能力的设备，如计算机。DCE（数据电路端接设备）：在（数据电路端接设备）：在DTE和传输线路之间和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放数提供信号变换和

43、编码功能，并负责建立、保持和释放数据链路的连接，如据链路的连接，如MODEM 机械特性：机械特性：25针插座针插座 电气特性：低于电气特性：低于-3伏表示伏表示“1”，高于高于4伏表示伏表示“0”，最大速率为，最大速率为20Kbps,最大电缆长度为最大电缆长度为15米。米。功能特性：引脚信号的含义，如功能特性：引脚信号的含义，如DTR表示表示DTE通电，通电，DSR表示表示DCE通电通电 规程特性：规程特性：动作的顺序动作的顺序第83页/共87页RS-232-C的规程特性的规程特性：DTEDCEDTRDSRRSCSCDTRTR第84页/共87页利用虚MODEM连接两台计算机DTEDTE11保护

44、地223 R365422 RI20 DTR8 CD7 CR6 DSR5 CTS4 RTS222087 T第85页/共87页RS-449标准标准l用于模拟信道的宽带电路用于模拟信道的宽带电路l包含包含3个标准个标准 RS-449：规定机械特性、功能特性和规程特性，与：规定机械特性、功能特性和规程特性，与CCITT V.35一致一致 RS-423-A：规定电气特性为非平衡传输，有公共地，：规定电气特性为非平衡传输，有公共地，电缆长度电缆长度10米，最大数据率为米，最大数据率为300kbps RS-422-A：规定电气特性为平衡传输，无公共地，：规定电气特性为平衡传输，无公共地，电缆长度超过电缆长度超过60米，最大数据率为米，最大数据率为2Mbps第86页/共87页感谢您的观看。第87页/共87页