计算机网络基础__谢希仁__第五版___2章use

1、计算机网络（第 5 版） 第 2 章 物理层 第 2 章 物理层 2.1 物理层的基本概念 2.2 物理层下面的传输媒体 2.2.1 导向传输媒体 2.2.2 非导向传输媒体 2.3 数据通信的基础知识 2.3.1 数据通信系统的模型 2.3.2 有关信道的几个基本概念 2.3.3 信道的极限容量 2.3.4 信道的极限信息传输速率 第 2 章 物理层（续） 2.4 信道复用技术 2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术 2.6.1 xDSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 F

2、TTx 技术 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： n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。 n电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的 电压的范围。 n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。 n过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。 通信分为有线通信和无线通信两种。 有线通信是利用电缆、光缆或电话线来充当传 输导体的。 无线通信是利用卫星、微波、红外线来充当传 输导体。 在通信线路上常用的有线传输介质有双绞线、 大对数线和光缆。 2.2 物理层下面的传输媒体 无线电

3、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 LFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF 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 2.2.1 导向传输媒体 n双绞线 n屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) n无屏蔽

4、双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) n同轴电缆 n50 同轴电缆 n75 同轴电缆 n光缆 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 STP 同轴电缆 n双绞线缆线 n双绞线缆线 计算机网络工程使用4对非屏蔽双绞线导线，物理结构如图1- 6所示。 1非屏蔽双绞线电缆的优点 非屏蔽双绞线电缆的优点如下。 1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。 2）质量小、易弯曲、易安装。 3）将串扰减至最小或加以消除。 4）具有阻燃性。 5）具有独立性和灵活性，适用于

5、结构化综合布线。 n双绞线缆线 2双绞线的绞距 在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。一般地说， 4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞， 一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。 3双绞线的生产制造过程 铜棒拉丝单芯覆盖绝缘层两芯绞绕4对绞绕覆盖绝缘 层印刷标记成卷。 4双绞线施工影响原因 1）网络双绞线配线端接工程技术。 2）布线拉力。 3）布线曲率半径。 4）布线绑扎技术。 5）电磁干扰。 6）工作温度。 n大对数双绞线 大对数双绞线是由25对具有绝缘保护层的铜导线组成的。它 有3类25对大对数双绞线，5类25对大对数双绞线，为用户提 供更多的可用线对，并被设计为扩

6、展的传输距离上实现高速 数据通信应用，传输带宽为100MHz。导线色彩由蓝、橙、绿、 棕、灰和白、红、黑、黄、紫编码组成。 v同轴电缆 同轴电缆是由一根空心的外圆柱导体及其所包围的单根内导 线所组成，如图1-8所示。柱体同导线用绝缘材料隔开，其频 率特性比双绞线好，能进行较高速率的传输。 v同轴电缆 同轴电缆可分为两种基本类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆。 目前基带常用的电缆，其屏蔽线是用铜做成网状的，特征阻抗 为50 ，如RG-8、RG-58等；宽带常用的电缆，其屏蔽层通常 是用铝冲压成的，特征阻抗为75 ，如RG-59等。 同轴电缆根据其直径大小可以分为粗同轴电缆与细同轴电缆。 细缆的直径

7、为0.26cm，最大传输距离为185m，细缆的阻抗是50 。 粗缆（RG-11）的直径为1.27cm，最大传输距离达到500m，粗 缆的阻抗是75 。 为了保持同轴电缆的正确电气特性，电缆屏蔽层必须接地，同时 两头要有终端来削弱信号反射作用。 www.themegallery.co m v水晶头与信息模块 1水晶头 水晶头，专业术语为RJ-45连接器（RJ-45是一种网络接口规范， 类似的还有RJ-11接口，就是我们平常所用的电话接口，用来 连接电话线）。之所以把它称为水晶头，是因为它的外表晶莹 透亮的原因，如图1-15所示。 v水晶头与信息模块 2信息模块 信息模块是网络工程中经常使用的一种

8、器材，分为6类、超5类和 3类，且有屏蔽和非屏蔽之分。信息模块如图1-17所示。 v面板、底盒 1面板 常用面板按面板外形尺寸可分为国标86型和120型；按上面集成 接口数量可分为单口面板和双口面板；按应用场合不同又可分 为地弹插座面板、墙面插座面板和桌面型面板。 2底盒 网络信息点插座底盒按照材料一般分为金属底盒和塑料地盒，按 照安装方式一般分为暗装底盒和明装底盒，按照配套面板规格 分为86系列和120系列。 v配线架 配线架是管理子系统中最重要的组件，是实现干线和配两个子系 统交叉连接的枢纽，一般放置在管理区和设备间的机柜中。在 网络工程中常用的配线架有双绞线配线架和光纤配线架。 v理线器

9、 理线器为电缆提供了平行进入RJ-45模块的通路，使电缆在压入 模块之前不再多次直角转弯，减少了自身的信号辐射损耗，同 时也减少了对周围电缆的辐射干扰。 v机柜 机柜是存放设备和缆线交接的地方，机柜以U为单元区分 （1U=44.45mm）。 标准的机柜端接设备宽度为600mm，一般情况下，服务器机柜的 深度大于800mm，而网络机柜的深度小于800mm。 v机柜 网络机柜可分为两种：常用服务器机柜和壁挂式网络机柜。 v双绞线安装工具 15对110打线钳 该工具是一种简便快捷的110型连接端子打线工具，是110配线（跳线） 架卡接连接块的最佳手段，如图1-29所示。 2单对110打线钳 该工具适

10、用于缆线、110型模块及配线架的连接作业。 3RJ-45+RJ-11双用压线钳 该工具适用于RJ-45和RJ-11水晶头的压接。一把钳子包括了双绞线切割、 剥离外护套、水晶头压接等多种功能，如图1-31所示。 v双绞线安装工具 4RJ-45单用压线钳 在双绞线网线制作过程中，压线钳是最主要的制作工具，如图1-32所示。 5剥线器 6扎带 扎带分尼龙扎带与金属扎带。综合布线工程中使用的是尼龙扎带。尼龙 扎带按紧固方式分为4种：可松式扎带、插销式扎带、固定式扎带和 双扣式扎带。还可使用线扣将扎带和缆线等进行固定，它分粘贴型和 非粘贴型两种。 信息模块端接技术 信息模块的端接有两种标准：EIA/TI

11、A568A和EIA/TIA568B 。如图所示为两种标准规定的导线排列顺序。 1 23 4 5 6 78 T568A 白绿 绿白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 1 23 4 5 6 78 T568B 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 信息模块端接技术 二、信息模块端接技术要点 下面介绍IBDN GigaFlex模块压接的具体操作步骤。 剥除线缆外皮； 剥除线缆至末端10cm处； 剪除线缆的外皮及抗拉线； 将线对插入模块的槽帽内； 压紧槽帽并整理线对； 线缆及槽帽一起压入模块插座； 将各线对压入模块各槽位内； 使用打线工具加固线对与插座的连接。 如下图所示： 信息模块端接技术要点 1 234

12、5 6 78 10c m 5c m 信息插座安装要求 模块端接完成后，接下来就要安装到信息插座内，以 便工作区内终端设备的使用。下面以IBDN EZ-MDVO 插座安装为例，介绍信息插座的安装步骤。 模块卡接到面板插槽内； 面板与底盒接合在一起； 用螺丝固定插座面板； 在插座面板上安装标签条。 1 4 3 埋在墙 内的底 盒 2 箭头标志向 上 IBDN标志向 上 RJ45-RJ45跳线端接技术 1.RJ45-RJ45跳线简介 RJ45-RJ45跳线是由一根双绞线电缆与两个RJ45连接头端 接而成的，如图所示。RJ45-RJ45跳线根据连接系统性能的要 求分为5类、超5类、6类跳线。只有设备之

13、间级联时才会使用 反序跳线连接，即两端线序的1、2线对分别与3、6线对连接。 下面主要介绍常用的直通RJ45-RJ45跳线端接技术。 RJ45-RJ45跳线 RJ45-RJ45跳线端接技术 2. RJ45-RJ45跳线端接技术要点 在综合布线施工中，RJ45接头端接也要遵循一定的标准 规范。 RJ45接头端接具体步骤如下： 切开电缆直至距端头20mm； 4对导线解钮并平行排列； 将导线排列整齐并修整； 将导线插入RJ45接头； 使用压线压接RJ45接头； 重复以上步骤，在双绞线的另一端压接另一个RJ45接 头，最终得到一根完整的RJ45-RJ45跳线。 RJ45-RJ45跳线端接技术 1 2

14、53 6m m 导线应伸 到 插头最前 端 110配线系统安装技术 一、110配线系统构成 IBDN 110配线系统主要由配线架、连接块、线缆管理槽、标 签、胶条等组成。 （1）100对或300对110配线架，如图所示； （2）4线对连接块、5线对连接块，如图所示。 100对或300对110配线架 4对或5对连接块 110配线系统构成 （3）胶条和标签条，用于标注各连接块的信息，如图所示 。 （4）线缆管理槽和线缆管理环，安装在配线架上用于整理 和固定线缆，如图所示。 胶条和标签条 线缆管理环和线缆管理槽 110配线系统安装技术要点 下面详细介绍使用110配线系统构建4对UTP电缆交叉连接管

15、理系统的步骤： （1）在墙上标记好110配线架安装的水平和垂直位置，如图 所示。 （2）300线对配线架及线缆管理槽固定方法 ，如图所示。 100线对配线架及线缆管理槽固定方法 ，如图。 8英 寸 76英 寸 12 110配线系统安装技术要点 （3）成组绑扎电缆并引入配线架 。 （4）在配线架上标注各线缆连接的位置 。 110配线系统安装技术要点 （5）按连接接线块的位置整理线缆 。 （6）剥除电缆外皮 。 （7）按线序将线对压入槽内。 567 110配线系统安装技术要点 （8）将多根线缆的线对压入上下相邻的槽位 （9）使用110压线工具将线对冲压入线槽内 Cable #1 Cable #2

16、Cable #3 Cable #4 Cable #5 Cable #6 Cable #7 Cable #8 Cable #9 Cabl e #11 Cabl e #10 Cabl e #12 110压线工 具 110配线系统安装技术要点 （10）使用多线对压接工具将4线对连接块压接到配线架上 。 （11）在配线架上下槽位间安装标签条 。 蓝色标记 多线对压接 工具 线对连 接块 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

17、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 v光缆 1光缆 光缆通常是由石英玻璃制成，是横截面积很小的双层同心圆柱体， 也称为纤芯，它质地脆，易断裂，由于这一缺点，需要外加一 保护层，其结构如图1-10所示。光缆是数据传输中最有效的一 种传输介质，它有以下几个优点： 1）较宽的频带。 2）电磁绝缘性能好。 3）衰减较小。 4）中继器的间隔距离较大。 www.themegallery.co m v光缆 2光纤的种类 光纤主要有两大类，即单模光纤和多模光纤。单模光纤的纤芯直 径很小，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带 宽，传输容量大。多模光纤是在给

18、定的工作波长上，能以多个 模式同时传输的光纤。 1）按照纤芯直径可划分为以下几种。 50/125 缓变型多模光纤。 62.5/125 缓变增强型多模光纤。 10/125 缓变型单模光纤。 2）按照光纤芯的折射率分布可分为以下几种。 阶跃型光纤（Step Index Fiber，SIF）。 梯度型光纤（Graded Index Fiber，GIF）。 环形光纤（Ring Fiber）。 W形光纤。 v光缆 3光纤通信系统简述 （1）光纤通信系统 光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主 导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。 （2）光纤通信系统的主要优点 1）传输频带宽

19、、通信容量大，短距离时达几千兆的传输速率。 2）线路损耗低、传输距离远。 3）抗干扰能力强，应用范围广。 4）抗化学腐蚀能力强。 （3）光端机 光端机是光通信的一个主要设备，其外观如图1-11所示，主要分两大类： 模拟信号光端机和数字信号光端机。 在网络工程中，一般是62.5/125 规格的多模光纤，有时用50/125 规格 的多模光纤。户外布线大于2km时可选用单模光纤。 1、光纤熔接需用到的工具 v光纤安装工具 1光纤剥离钳 2光纤切割刀 切割长度一般为1620mm。 3光纤熔接机 光纤熔接技术是用光纤熔接机（如图1-38所示）进行高压放电， 使待接续光纤端头熔融，合成一段完整的光纤。这种

20、方法接续 损耗小（一般小于0.1dB），而且可靠性高，是目前最普遍使 用的方法。 2.先将光纤穿过光纤收容箱 3、光纤熔接的准备工作 步骤一：剥光纤加固钢丝 (约剥1米长) 步骤二：2 步骤三：3 步骤四：剥光纤外皮(约剥1米长) 步骤五：剥光纤属保护层 (用美工刀轻刻) 步骤6：轻拆光纤让属保护层断(注弯曲角能大于45) 步骤7： (用美工刀在四周轻刻，要太用以免损伤光纤。) 步骤8：轻拆光纤让塑料保护管断(注弯曲角能大于45) 步骤9：9 步骤十： 用较好纸巾沾酒精 步骤11： 清洁每一小根光纤 步骤12：套光纤热缩套管 下图是光纤热缩套管 步骤13：剥光纤绝缘层 步骤14：用沾酒精纸巾将

21、光纤擦试干净 步骤15：用光纤割器斩光纤 (斩长要适中) 步骤16：将斩好的光纤放到光纤熔接机的一侧(如下图最好) 步骤17：固定好光纤 步骤18、光纤跳线的加工，当中剪断分开(头圆口)。 19剪光纤跳线石棉保护层 (要用石英剪刀) 步骤20：剥好的跳线内绝缘层与外保护层之间长至少20cm 步骤21： 用沾酒精纸巾将光纤擦试干净 步骤22： 用光纤割器斩光纤跳线 (斩长要适中) 步骤23： 将斩好的光纤跳线放到光纤熔接机的另一侧(注：光纤尽对齐) 步骤24：固定光纤跳线 步骤25：按“SET”键开始熔接光纤 步骤26：光纤 X、Y 轴自动调节 步骤27：熔接结束观察损耗值熔接成功会告知原因 步

22、骤28：用光纤热缩套管完全套住剥掉绝层部份(剥光纤时要控制好长) 步骤29： 将套好热缩套管的光纤放到加热器中 步骤30：按“HEAT”键加热 步骤31：取出已加热好的光纤 上述项是焊一芯光纤步骤，重复至其它熔接完成。 步骤32：取出已加热好的光纤将熔接好的光纤装入光纤收容箱 步骤33：取出已加热好的光纤将光纤盘好并用封箱胶纸固定 步骤34：取出已加热好的光纤固定好盘光纤并将光纤接头接入光纤耦合器 步骤35：取出已加热好的光纤固定光纤收容箱 步骤36：取出已加热好的光纤跳线的另一头(方口)接SWITCH HUB光纤模块 2.2.2 非导向传输媒体 n无线传输所使用的频段很广。 n短波通信主要是

23、靠电离层的反射，但短 波信道的通信质量较差。 n微波在空间主要是直线传播。 n地面微波接力通信 n卫星通信 增加： 综合布线系统实例 n网吧布线系统的发展 n网吧在我国开始于20世纪90年代中期，网络布线采用同轴 电缆。 n2000年，五类双绞线100M星型、2M ADSL 接入，网络布 线主要5类双绞线。 n2010年，六类双绞线1000M星型、100M光纤专线接入。 n网吧布线系统设计 网吧综合布线的一般要求如下： 1）选用四芯单模光纤与电信部门连接，目前电信部门给定带 宽100M，但光纤的传输速率可达到千兆以上，为将来网络速 度的提高提供了冗余。 2）服务器与核心交换机之间采用多模光纤连

24、接，保证核心层 千兆连接。 3）核心交换机与接入层交换机之间采用六类双绞线，保证交 换机之间最高达到千兆的连接。 4）接入层交换机与客户计算机之间采用超五类双绞线连接， 保证网络到达桌面为100M。 n网吧布线系统设计 网吧综合布线的一般要求如下： 5）网吧监控服务器与摄像头之间用75 同轴电缆，保证视频 信号的传输。 在网吧布线设计时，必须确认：双绞线最长的通信距离和交 换机最大的级联数目。 n网吧布线系统实施 1）掌握双绞线正确接法 建议使用568B的接线标准，定义的标准线序是橙白、橙、绿 白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。 2）选择质量过关的水晶头 3）正确安放交换机的位置 4）合理布放双绞线

25、 5）尽量布放备份线路 6）做好线路标记 n网吧布线系统测试 1）网线测试。 2）网络设备测试。 3）综合测试。 n综合布线的发展 1984年，世界上第一座智能大厦产生。 1985年初，计算机工业协会（CCIA）提出对大楼布线系统标 准化的倡议。 1991年7月，ANSI/EIA/TIA568即商业大楼电信布线标准 问世，同时，与布线通道及空间、管理、电缆性能及连接硬 件性能等有关的相关标准也同时推出。 1995年底，EIA/TIA 568标准正式更新为EIA/TI A/568A，同 时，国际标准化组织（ISO）推出相应标准ISO/IEC/IS11801。 1997年，TIA出台六类布线系统草

26、案，同期，基于光纤的千 兆网标准推出。 1999年至今，TIA又陆续推出了六类布线系统正式标准，ISO 推出七类布线标准。 n综合布线的发展 综合布线是自20世纪90年代初传入我国的，特别是我国于 2007年10月1日开始实施的综合布线系统工程设计规范 （GB 503112007）和综合布线系统工程验收规范 （GB 503122007）两个国家标准。 v1.2.2 综合布线系统概述 综合布线系统指用通信电缆、光缆、各种软电缆及有关连接 硬 件构成的通用布线系统，它能支持语音、数据、影像和 其他信息技术的标准应用系统。设计等级分为三大类。 1）基本型综合布线系统 2）增强型综合布线系统 3）综合

27、型综合布线系统 n综合布线系统子系统 综合布线系统工程设计规范（GB 503112007）规定， 在综合布线系统工程设计中，需要按照下列七个部分进行： 工作区子系统、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、 设备间、进线间和管理。 n综合布线系统子系统 1工作区系统 工作区子系统又称为服务区子系统，它是由跳线与信息插座 所连接的设备组成。其中信息插座包括墙面型、地面型、桌 面型等，常用的终端设备包括计算机、电话机、传真机、报 警探头、摄像机、监视器、各种传感器件、音响设备等。工 作区子系统的设计要点： 1）从RJ-45插座到计算机等终端设备间的连线宜用双绞线， 且不要超过5m。 2）RJ-45插

28、座宜首先考虑安装在墙壁上或不易被触碰到的地 方。 3）RJ-45信息插座与电源插座等应尽量保持20cm以上的距离。 4）对于墙面型信息插座和电源插座，其底边距离地面一般应 为30cm。 n综合布线系统子系统 2配线子系统 配线子系统应由工作区信息插座模块、模块到搂层管理间连 接缆线、配线架、跳线等组成。配线子系统的设计要点如下： 1）确定介质布线方法和缆线的走向。 2）双绞线的长度一般不超过90m。 3）尽量避免水平线路长距离与供电线路平行走线，应保持一 定的距离（非屏蔽缆线一般为30cm，屏蔽缆线一般为7cm）。 4）缆线必须走线槽或在天花板吊顶内布线，尽量不走地面线 槽。 5）如在特定环境

29、中布线要对传输介质进行保护，使用线槽或 金属管道等。 n综合布线系统子系统 3干线子系统 干线子系统提供建筑物的干线电缆、负责连接管理间子系统 到设备间子系统的子系统，实现主配线架与中间配线架，计 算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接，该子系统 由所有的布线电缆组成，或由导线和光缆以及将此光缆连接 到其他地方的相关支撑硬件组合而成。干线子系统的设计要 点如下： 1）干线子系统一般选用光缆，以提高传输速率。 2）干线子系统应为星形拓扑结构。 3）干线子系统干线光缆的拐弯处不要用直角拐弯，而应该有 相当的弧度，以避免光缆受损，干线电缆和光缆布线的交叉 不应该超过两次，从楼层配线到建筑群配线

30、架间只应有一个 配线架。 4）主干线电缆要防破坏，确定大楼的干线要求和防雷电设施。 n综合布线系统子系统 4管理间 管理间主要安装建筑物配线设备，是专门安装楼层机柜、配 线架、交换机的楼层管理间。在交接区应有良好的标记系统， 如建筑物名称、建筑物楼层位置、区号、起始点和功能等标 志。管理间子系统的布线设计要点如下： 1）配线架的配线对数由所管理的信息点数决定。 2）进出线路以及跳线应采用色表或者标签等进行明确标识。 3）供电、接地、通风良好、机械承重合适，保持合理的温度、 湿度和亮度。 4）采取防尘、防静电、防火和防雷击措施。 n综合布线系统子系统 5设备间 设备间在实际应用中一般称为网络中心

31、或者机房，是在每栋 建筑物适当地点进行网络管理和信息交换的场地。设备间在 设计方面要注意的要点如下： 1）设备间的位置和大小应根据建筑物的结构、布线规模和管 理方式及应用系统设备的数量综合考虑。 2）设备间要有足够的空间。 3）良好的工作环境：温度应保持在027、相对湿度应保 持在60%80%、亮度适宜。 5）设备间具有防静电、防尘、防火和防雷击措施。 n综合布线系统子系统 6进线间 进线间是建筑物外部通信和信息管线的入口部位，并可作为 入口设施和建筑群配线设备的安装场地。 进线间缆线入口处的管孔数量应满足建筑物之间、外部接入 业务及多家电信业务经营者缆线接入的需求，并应留有24 孔的余量。

32、7建筑群子系统 建筑群子系统实现楼与楼之间的通信连接，一般采用光缆并 配置相应设备，它支持楼宇之间通信所需的硬件，包括缆线、 端接设备和电气保护装置。设计时应考虑布线系统周围的环 境，确定楼间传输介质和路由，并使线路长度符合相关网络 标准规定。 布线系统中除了缆线外，槽管是一个重要的组成部分。 金属槽、PVC槽、金属管、PVC管是综合布线系统的基础性材料。 除了槽管以外，水晶头、信息模块、信息插座面板、底盒、配线 架、理线架和机柜等也都是综合布线系统中常见的布线器材。 v金属线槽和塑料线槽 1金属槽 金属槽由槽底和槽盖组成，每根槽一般长度为2m，槽与槽连接 时使用相应尺寸的铁板和螺钉固定，槽的

33、外形如图1-12所示。 在综合布线系统中，一般使用的金属槽有50mm100mm、 100mm100mm、100mm200mm、100mm300mm和 200400mm等多种规格。 2塑料槽 塑料槽与金属槽类似，只是材质不同。与PVC槽配套的附件有阳 角、阴角、直转角、平三通、左三通、右三通、连接头、终端 头和接线盒（暗盒、明盒）等。 v金属管和塑料管 1金属管 金属管是用于分支结构或暗埋的线路，以其外径（单位为mm） 进行区分。金属管的外形如图1-13所示。 工程施工中常用的金属管有D16、D20、D25、D32、D40、D50、 D63和D110等规格，一般管内填充物占30%左右。 2塑料管

34、 塑料管产品分为两大类：PE阻燃导管和PVC阻燃导管。塑料管的 外形与金属管类似。与PVC管安装配套的附件有接头、螺圈、 弯头、弯管弹簧、一通接线盒、二通接线盒、三通接线盒、四 通接线盒、开口管卡和专用截管器等。 v桥架 桥架分为普通型桥架、重型桥架和槽式桥架。在普通桥架中还可 分为普通型桥架和直边普通型桥架。桥架的外形如图1-14所示。 在普通桥架中，有以下主要配件供组合：梯架、弯通、三通、四 通、多节二通、凸弯通、凹弯通、调高板、端向连接板、调宽 板、垂直转角连接件、连接板、小平转角连接板和隔离板等。 2.3 数据通信的基础知识 2.3.1 数据通信系统的模型 传输 系统 输 入 信 息

35、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 几个术语 n数据(data)运送消息的实体。 n信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。 n“模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连 续的。 n“数字的”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。 n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。 2.3.2 有关信号

36、的几个基本概念 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)。 n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。 基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号 n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。 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)。 n带通信号把基带信

37、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）。 几种最基本的调制方法 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)。 n最基本的二元制调制方法有以下几种： n调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 n调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。 n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 010011100 基带信号 调幅 调频 调相 正交振幅调制 QAM

38、(Quadrature Amplitude Modulation) r (r, ) 可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。 由于4 bit 编码共有16 种不同的 组合，因此这 16 个点中的每个 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 2.3.3 信道的极限容量 n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。 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。 数字信号通过实际的信道 n有失真，但可

39、识别 n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、干扰和失真） 接收信号波形 (1) 信道能够通过的频率范围 n1924 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。 n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 元的判决（即识别）成为不可能。 n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 n香农(

40、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。 n信道的极限信息传输速率 C 可表达为 n C = W log2(1+S/N) b/s nW 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； nS 为信道内所传信号的平均功率； nN 为信道内部的高斯噪声功率。 香农公式表明 n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。 n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。 n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

41、限。 n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。 请注意 n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。 共享信道 2.4 信道复用技术 2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 n复用(multiplexing)是通信技术中的基本概 念。 信道 A1A2 B1B2 C1C2 信道 信道 A1A2 B1B2 C1C2 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 Multi

42、plexing) n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。 n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 时分复用TDM (Time Division Multiplexing) n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。 n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）。 nTDM 信号也称为等时(isochronous)信号。

43、n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 DB C DB C DB C DAAAA 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 DC DC DAAAABBBB 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 BDBDBDAAAA BCCCC 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 CB CB CAAAA B CDDDD D 在 TDM

44、 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 ab b c d b ca t t t t t 4 个时分复用帧 #1 a c b cd 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 ab bcacd #2#3 统计时分复用 1550 nm 0 1551 nm 1 155

45、2 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 2.4.2 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing) n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 2.4.3 码分复用 CDM (Code Division Multiple

46、xing) n常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 n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。 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，不易被敌人发现。 n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) n每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。 n如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。 n如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 n例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。 n发送比特 1 时，就

47、发送序列 00011011， n发送比特 0 时，就发送序列 11100100。 nS 站的码片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1) CDMA 的重要特点 n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)。 n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 n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。 n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： 0 1 1 m i iiT S m TS(2-3) 码片序列的正交关系举例 n令向量 S 为(1 1 1

48、+1 +1 1 +1 +1)，向 量 T 为(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 n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。 n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 。 n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 m i m i i m i ii m S m SS m 11 22 1 1) 1( 111 SS CDMA 的工作原理 S 站的码片序列 S 110 t t t t t t m 个码片 tS 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

49、Sx 规格化内积 S Tx 数据码元比特 发 送 端 接 收 端 2.5 数字传输系统 1. 脉码调制 PCM 体制 n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。 n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。 nE1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。 n当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。 2. 同步光纤网 SONET 和 同步数字系列 SDH n旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最

50、 主要的是以下两个方面： n速率标准不统一。 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不是同步传输。 n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 n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。 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光信号则称为第 1 级光载波 OC-1，OC 表示 Optical Carrier。 同步数

51、字系列 SDH 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一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。 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。 线路速率 (Mb/s) SONET 符号 ITU-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

52、 466.560OC-9/STS-9STM-3 622.080OC-12/STS-12STM-4622 Mb/s 933.120OC-18/STS-18STM-6 1244.160OC-24/STS-24STM-8 2488.320OC-48/STS-48STM-162.5 Gb/s 4976.640OC-96/STS-96STM-32 9953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gb/s 39813.120 OC-768/STS-768 STM-256 40 Gb/s 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

53、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 n光子层(Photonic Layer) n处理跨越光缆的比特传送。 n段层(Section Layer) n在光缆上传送 STS-N 帧。 n线路层(Line Layer) n负责路径层的同步和复用。 n路径层(Path Layer) n处理路径端

54、接设备 PTE (Path Terminating Element)之间的业务的传输。 2.6 宽带接入技术 2.6.1 xDSL技术 nxDSL 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。 n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。 nxDSL 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。 nDSL 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

55、的 不同宽带方案。 xDSL 的几种类型 nADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)：非 对称数字用户线 nHDSL (High speed DSL)：高速数字用户线 nSDSL (Single-line DSL)：1 对线的数字用户线 nVDSL (Very high speed DSL)：甚高速数字用户 线 nDSL ：ISDN 用户线。 nRADSL (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 nADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的 线径都有很大

56、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。 n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。 n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 n上行和下行带宽做成不对称的。 n上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。 nADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。 n我国目前采用的方案是离散多音调 DM

57、T (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 nDMT 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。 n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 04 下行信道 (kHz) 401381100 ADSL 的数据率 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。 n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。 nADSL 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。 n通常下行数据率在