第二章物理层(1)

1、计算机通信网计算机通信网2第二章第二章 物理层物理层32.1 物理层功能物理层功能信道编信道编/解码解码介质驱动介质驱动00110001110介质接口介质接口信道编信道编/解码解码介质驱动介质驱动00110011110SAPSAP物理层可能出物理层可能出现现bit传输差错传输差错传输介质传输介质 模拟信道模拟信道 数字信道数字信道 数字通信网数字通信网2.2 数据通信理论数据通信理论ts(t)f离散频谱离散频谱ts(t)S(f)S(f)连续频谱连续频谱ff(Hz)H(f)03400Hzf0f(Hz)低通信道低通信道带通信道带通信道信道信道SiSo2.2.1信号与传输信号与传输5A0011001

2、00A101100100011001002.2.1信号与传输信号与传输V0T0 1 1 0 0 1 0 0发送发送T接收接收Rb(n)2 2级电平信号级电平信号(1 (1电平传输电平传输1bit)1bit)01100100发送发送TV1s(t)=V0 when b(n)=0V1 when b(n)=14 4级电平信号级电平信号(1 (1电平传输电平传输2bit)2bit)s(t)=V0 when b(2n)b(2n+1)=00V1 when b(2n)b(2n+1)=01 V2 when b(2n)b(2n+1)=10V3 when b(2n)b(2n+1)=11V0T01100100发送发送

3、TV3电平变化信号电平变化信号(2 (2电平传输电平传输1bit)1bit)s(t)=V1V0 when b(n)=0V0V1 when b(n)=1V0T01100100发送发送TV1V1V272.2.2 带宽与数据传输速率带宽与数据传输速率谐波数与信号失真谐波数与信号失真89谐波数与信号失真谐波数与信号失真10数据传输速率与谐波数数据传输速率与谐波数12340567123011最大数据传输速率与编码最大数据传输速率与编码12信道的最大数据传输速率信道的最大数据传输速率f(Hz)带通信道带通信道B13信道的数据传输速率信道的数据传输速率2.2.3传输参数传输参数14timeTbTb : bi

4、t 信号持续时间信号持续时间(秒秒)Bit 速率：速率： r = 1/Tb (b/s)1Kb/s = 1000 b/s 1Mb/s = 1 000 Kb/s = 1 000 000 b/s1Gb/s = 1 000 Mb/s = 1 000 000 Kb/s = 1 000 000 000 b/s注意与计算机中存储容量的差异注意与计算机中存储容量的差异 (1KB=210=1024B)2.2.3传输参数传输参数15time10 000 bits10M b/s信道信道time100 k b/s信道信道1ms1ms10M b/s的以太网、的以太网、100k b/s的信道上，的信道上，将将10000b

5、it的数据送上信道，分别需要的数据送上信道，分别需要 10000/10*106 = 10-3 (s) = 1 (ms) 10000/100*103 = 0.1(s) = 100 (ms)2.2.3传输参数传输参数162.2.3传输参数传输参数17发送方发送方接收方接收方TpTtD图解法计算图解法计算RNbit2.2.3传输参数传输参数18发送方发送方接收方接收方TdTtDRNbit2.2.3传输参数传输参数19010001110111010101010110100011011111010101111010101101010101000010101010100011101110101010101

6、1010001101111101010111101010110101010100001010101随机误码：均匀随机分布在整个随机误码：均匀随机分布在整个bitbit流中流中 ( (背景干扰、宇宙噪声等背景干扰、宇宙噪声等) )突发误码：突然出现的一串高误码，有一定的长度突发误码：突然出现的一串高误码，有一定的长度( (突发长度突发长度) )突发长度突发长度202.3 传输介质传输介质212.3.1双绞线双绞线22双绞线特点双绞线特点23双绞线特点双绞线特点s(t)r(t)V+V-V+V-s(t)=V+-V-双绞线的应用双绞线的应用站点集线器HUB双绞线特性双绞线特性25双绞线特性双绞线特性2

7、6RJ451818RJ45272.3.2同轴电缆同轴电缆10Base510Base228同轴电缆同轴电缆同轴电缆的应用同轴电缆的应用同轴电缆的特性同轴电缆的特性30BNC头头同轴电缆的特性同轴电缆的特性31322.3.3光纤光纤33光纤设备光纤设备34光纤的特性光纤的特性35光纤光纤光纤的应用光纤的应用无源光柱共享信道无源光柱共享信道接收器接收器发送器发送器372.3.4无线传输（空中接口）无线传输（空中接口）无线传输无线传输无线传输无线传输无线传输无线传输无线传输无线传输2.3.5 传输体制传输体制（Transmission Scheme ）Transmission SchemeTxDRxD

8、TxDRxDTxDRxD双向同时双向同时双向交替双向交替单向传输单向传输发发收收发、收发、收 并发动作并发动作发发收收双方需协调，否则会出现冲突双方需协调，否则会出现冲突RTransmission SchemeDataClockT0011111111110000clockDataPSTN/SDH同步传输信道同步传输信道Transmission SchemeByteByteBytestartstop又称为起又称为起- -止式传输止式传输RT传输体制传输体制RTBlockBlock2.4 通信系统通信系统482.4.1 电话系统（电话系统（PSTN）492.4.1 电话系统（电话系统（PSTN）本

9、地回路本地回路本地回路本地回路准长途准长途干线干线准长途准长途干线干线高带宽中心高带宽中心长途干线长途干线电话电话电话电话端局端局端局端局长途局长途局长途局长途局中心交换局中心交换局PSTNPSTN长途局长途局长途局长途局汇接局汇接局端局端局PSTNLocal Loop(用户线用户线)51A、本地回路、本地回路本地回路本地回路Local LoopLocal LoopPSTN3003400f调制解调器调制解调器53本地回路调制解调本地回路调制解调54本地回路用户数字线本地回路用户数字线55ADSL系统结构系统结构56ADSL调制技术调制技术57ADSL特点特点58本地回路无线本地回路本地回路无线

10、本地回路59LMDS的影响因素的影响因素60B、干线：多路复用技术、干线：多路复用技术电话系统干线的复用技术电话系统干线的复用技术PSTN TDM 原理原理125uS125uS4:11:4Multiplexer多路复用器多路复用器De-multiplexer复用分路器复用分路器采用同步传输方式，以提供严格的时序关系采用同步传输方式，以提供严格的时序关系t复用的时间关系复用的时间关系1路路2路路n路路速率速率RRRnRRnRRmnR复用系统复用系统提供多种速率提供多种速率时分多路复用时分多路复用1:4NetworkL1L2L2信道化信道化E1服务器服务器一条一条E1E1信道可提供信道可提供2Mb

11、ps2Mbps的数据服务的数据服务PSTN时分多路复用时分多路复用64Kb/s2.048Mb/sE18.848Mb/sE234.304Mb/sE3139.364Mb/sE4B channelPSTNE1E1AB65波分复用波分复用WDM66C、交换技术（主要在网络层讨论）、交换技术（主要在网络层讨论）交换技术与计算机网络交换技术与计算机网络67PSTN路由器路由器682.4.2 SONET/SDH传输系统传输系统SONET/SDH (同步光网络同步光网络)数据上载下载数据上载下载程控交换机程控交换机路由器路由器70SONET 通路通路源多路源多路复用设备复用设备目的多路目的多路复用设备复用设备

12、多路多路复用设备复用设备中继器中继器中继器中继器段段段段段段段段线路线路线路线路通路通路光子光子段段线路线路通路通路71SONET的多路复用的多路复用SDH4*64kbps6*64kbps9*64kbps每个小格每个小格64kbps2430格格*64kbps = 155.52Mbps (OC3)125uSE1、E2等可直接复接到等可直接复接到SDH上来上来73SONET/SDH 的数据速率的数据速率STS-1STS-1OC-1OC-151.8451.8450.11250.11249.53649.536STS-3STS-3OC-3OC-3STM-1STM-1155.52155.52150.336

13、150.336148.608148.608STS-9STS-90C-90C-9466.56466.56451.008451.008445.824445.824STS-12STS-12OC-12OC-12STM-4STM-4622.08622.08601.344601.344594.432594.432STS-18STS-18OC-18OC-18933.12933.12902.016902.016891.648891.648STS-24STS-24OC-24OC-241244.161244.161202.6881202.6881188.8641188.864STS-36STS-36OC-36OC

14、-361866.241866.241804.0321804.0321783.2961783.296STS-48STS-48OC-48OC-48STM-16STM-162488.322488.322405.3762405.3762377.7282377.728STS-192STS-192OC-192OC-192STM-64STM-649953.289953.28STSSTS（Synchronous Transport Signal Synchronous Transport Signal ） STMSTM（Synchronous Transport Module Synchronous Tran

15、sport Module ）OCOC（Optical Carrier Level Optical Carrier Level ） SPESPE（Synchronous Payload Envelop Synchronous Payload Envelop ）SDHSDHSDH可以为任意两点间分配数据通道，可以为任意两点间分配数据通道，数据通道的数据速率可灵活指派数据通道的数据速率可灵活指派752.4.3 N-ISDN- ISDN- ISDN接口接口 BRIBRI：2B+D2B+D PRI PRI：23B+D23B+D，30B+D30B+D- - 主要应用：主要应用：InternetInternet访问访问电子科大通信学院76ISDN(30B+D)E1(30B+D)G.703NT264Kbps123N2V.35V.35V.35V.35G.703NT1G.703G.703G.703N1*64kbpsN2*64kbpsN3*64kbpsN1+N2+N330ISDN与计算机网络与计算机网络77782.4.3 B-ISDN 和和 ATM79时分多路时分多路TDMABCD用户用户t0t1t2t3t4复用复用