物理层3学习教案

1、会计学1物理层物理层3第一页，共50页。2两种选择(xunz)：信号与模拟数据 占据相同的频谱模拟数据被编码到不同的频谱用modem对数字(shz)数据编码，产生模拟信号。MODEM(P84-86)用codec对模拟(mn)数据编码，产生一数字位流。 PCM 技术(P76-78) 两种选择 (P74 -76)两个电压级代 表两个二进制编码产生具有特定性质的信号模拟信号模拟信号 数字信号数字信号模拟数据模拟数据数字数据数字数据第2页/共50页第二页，共50页。3S/Ndb = 10 log10 S/N第3页/共50页第三页，共50页。4信号之间的差别。信号之间的差别。频率上的不同、信号出现频率上

2、的不同、信号出现时间时间(shjin)上的不同或信上的不同或信号码型结构上的不同。号码型结构上的不同。 实现实现(shxin)多路复用的多路复用的关键关键把多路信号汇合到一条把多路信号汇合到一条信道上之后，在接收端信道上之后，在接收端必须能正确地分割必须能正确地分割(fng)出各种信号。出各种信号。 分割信号的依据分割信号的依据 多路复用技术分类多路复用技术分类频分多路复用频分多路复用(FDM) 以信道频带分割以信道频带分割波分多路复用波分多路复用(WDM) 以信道频带分割（光波）以信道频带分割（光波）时分多路复用时分多路复用(同步同步TDM) 以信道传输时间分割以信道传输时间分割同步时分多路

3、复用同步时分多路复用(Synchronous TDM，STDM)统计时分多路复用统计时分多路复用TDM(asynchronous TDM， 异步异步TDM或智能或智能TDM)第4页/共50页第四页，共50页。5 交换交换(jiohun)(exchanging/Switching) (jiohun)(exchanging/Switching) 端局 长途(chngt)局 交换局 长途(chngt)局 端局广域网的数据交换：广域网的数据交换： 线路交换线路交换(circuit switching)(circuit switching) 存储转发交换存储转发交换(store and forward

4、switching)(store and forward switching) 报文交换报文交换(message switching)(message switching) 分组交换分组交换(packet switching, or(packet switching, or包交换包交换)PDN)PDN 数据报方式数据报方式(fngsh)(datagram, DG)(fngsh)(datagram, DG) 虚电路方式虚电路方式(fngsh)(virtual circuit, VC)(fngsh)(virtual circuit, VC)3.7 广域网中的数据交换技术第5页/共50页第五页，共5

5、0页。6实时性好,适用于交互式会话类通信稳定的数据(shj)传输速率不存在信道访问延迟无存储无存储/ /差错能力，差错能力，不能平滑交通量不能平滑交通量不能充分发挥传输媒体的潜力不能充分发挥传输媒体的潜力传输媒体的价格昂贵传输媒体的价格昂贵长距离连接的建立过程长长距离连接的建立过程长 优点优点 缺点缺点第6页/共50页第六页，共50页。7请演示(ynsh)动画第7页/共50页第七页，共50页。8典型典型(dinxng)实例：实例：电子邮件电子邮件存储转发延迟：中间节点存储并转发报文或分组而产生的延迟存储转发延迟：中间节点存储并转发报文或分组而产生的延迟存储转发延迟排队延迟缓冲区 = 队列Tra

6、nsmission link of R bps第8页/共50页第八页，共50页。9第9页/共50页第九页，共50页。10报文和报文分组 报文分组：报文分组：报文：报文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据第10页/共50页第十页，共50页。11MMMP1P1P1P2P3P4P2P3P4P2P3P4传播传播(chunb)延延迟迟排队排队(pi du)延迟延迟线路线路(xinl)交交换换报文交换报文交换分组交换分组交换第11页/共50页第十一页，共50页。12线路交换预先静态地保留线路交换预先静态地保留(boli)所要带宽，而分组交所要带宽，而分组交换却是根据

7、需要，动态地获换却是根据需要，动态地获得和释放带宽得和释放带宽线路交换是完全透明的线路交换是完全透明的收费方法不同收费方法不同 与线路交换的区别与线路交换的区别主要在于包交换技术限制主要在于包交换技术限制了数据包最大尺寸了数据包最大尺寸 与报文交换的区别与报文交换的区别传输延迟短传输延迟短出现传输错误时的处理不同出现传输错误时的处理不同请演示动画第12页/共50页第十二页，共50页。13第13页/共50页第十三页，共50页。14请演示(ynsh)动画第14页/共50页第十四页，共50页。15第15页/共50页第十五页，共50页。16第16页/共50页第十六页，共50页。17请演示(ynsh)动

8、画第17页/共50页第十七页，共50页。18第18页/共50页第十八页，共50页。19第19页/共50页第十九页，共50页。20数据报数据报(datagram)(datagram) 与报文交换类似与报文交换类似按主机按主机(zhj)(zhj)目的地址路由包目的地址路由包如如 Internet Internet。 虚电路方式(fngsh)与数据报方式(fngsh)的区别两者的区别：交换机是按照主机目的地址两者的区别：交换机是按照主机目的地址(dzh)(dzh)还是按照虚还是按照虚电路号来路由包。电路号来路由包。虚电路虚电路(virtual circuit)(virtual circuit) 与线

9、路交换类似按虚电路号路由包如 X.25，帧中继，ATM。第20页/共50页第二十页，共50页。21数据报交换数据报交换(jiohun)(jiohun)方式方式1234567BADEFCP1P2P3P1P2P3第21页/共50页第二十一页，共50页。22虚电路交换虚电路交换(jiohun)(jiohun)方方式式“虚拟虚拟”：两个设备之间实际：两个设备之间实际(shj)并不存在一条专用并不存在一条专用的物理电路的物理电路1234567BADEFCP1P2P3P1P2P3第22页/共50页第二十二页，共50页。23虚拟电路虚拟电路(dinl)所有数据包都沿着发送设备所有数据包都沿着发送设备与接收设

10、备之间建立的逻辑与接收设备之间建立的逻辑链路传送。链路传送。两种分组交换两种分组交换(jiohun)(jiohun)方式的比较方式的比较数据数据(shj)报报数据数据(shj)包沿着不同包沿着不同的路由发送。的路由发送。虚拟电路虚拟电路网络可提供顺序性和差网络可提供顺序性和差错控制；包的传送更快错控制；包的传送更快数据报数据报避免了呼叫建立阶段；避免了呼叫建立阶段；更灵活；本质上更可靠更灵活；本质上更可靠第23页/共50页第二十三页，共50页。24第24页/共50页第二十四页，共50页。2553字节信元头用户数据48字节5字节第25页/共50页第二十五页，共50页。26物理链路虚通路虚通道第2

11、6页/共50页第二十六页，共50页。27ATM端用户ATM端用户ATM交换机ATM交换机VPCVPLVPLVPL（a）虚通路连接（a）虚通路连接ATM端用户ATM端用户ATM交换机ATM交换机VCCVCLVCLVCL（b）虚通道连接（b）虚通道连接第27页/共50页第二十七页，共50页。28ATM端用户ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM交换机ATM网络ATM网络ATM接口卡声音文本视频ATM端用户ATM端用户第28页/共50页第二十八页，共50页。29信元4信元1信元2信元3信元5虚通道 VCI=1 (文本)虚通道 VCI=2 (声音)虚通道 VCI=3 (视频)虚通路文本视频声音AT

12、M接口卡信元4信元1信元2信元3信元5信元4信元1信元2信元3信元5第29页/共50页第二十九页，共50页。30ATM体系结构Higher layerATM adaptation layer(AAL)ATM layerPhysical layerUser planeControl planeManagement planePlane managementLayer management第30页/共50页第三十页，共50页。31ATM的物理层 包括包括(boku)对传输媒体和信号编码方案的规对传输媒体和信号编码方案的规范。范。155.52 Mbps 622.08 Mbps物理媒体相关（物理媒体相

13、关（PMD）子层）子层传输传输(chun sh)汇集汇集(TC）子）子层层成帧的工作在成帧的工作在OSI模型及其他网模型及其他网络络(wnglu)中处于第二层；而中处于第二层；而在在ATM模型中处于第一层。模型中处于第一层。ALPLSLTLNLDLPhyFDDI,SONET/SDHATM第31页/共50页第三十一页，共50页。32 ATM层层处理信元和信元传输处理信元和信元传输处理虚电路处理虚电路(dinl)建立和释建立和释放放进行拥塞控制进行拥塞控制 ATM适配层适配层 (AAL,ATM Adaptation layer)OSI/DL, NLAALAAL允许用户允许用户(yngh)(yngh

14、)发送比信元大的包发送比信元大的包(packet)(packet)。AAL分解包并按单独的信元传输分解包并按单独的信元传输(chun sh)在另一端将信元重组成包在另一端将信元重组成包分段分段&重组子层重组子层汇集子层汇集子层ATM的第2、3层第32页/共50页第三十二页，共50页。33 参考模型的三个平面参考模型的三个平面(pngmin) (plane)用户用户(yngh)plane包括包括(boku)plane管理和层次管理和层次管理。管理。提供用户信息传递以及相关控制。提供用户信息传递以及相关控制。控制控制planeplane提供呼叫控制和连接控制功能。提供呼叫控制和连接控制功能。管理管

15、理planeplane流量控制流量控制差错控制差错控制ATM参考模型的三个平面 (plane)第33页/共50页第三十三页，共50页。34ATM网络(wnglu)中的传输 虚电路虚电路(dinl)与电路与电路(dinl)交换交换永久永久(yngji)虚电虚电路路(PVC）电路交换网络电路交换网络交换虚电路交换虚电路(SVC(SVC）由用户申请，永久保由用户申请，永久保留的一条电路。留的一条电路。在需要时建立，用毕在需要时建立，用毕释放的电路。释放的电路。虚电路网络虚电路网络从源端到目标端真正建立从源端到目标端真正建立了一条物理路径了一条物理路径建立电路时只是选择建立电路时只是选择了一条从源端到

16、目标了一条从源端到目标端的路径。端的路径。第34页/共50页第三十四页，共50页。35同步同步(tngb)传输传输模式模式如如T1T1线路，每线路，每125us125us生成一个生成一个T1T1帧，速率帧，速率(sl)(sl)由主时钟控制。由主时钟控制。每帧的第每帧的第k k时隙来自时隙来自(li z)(li z)同一源。同一源。2223241234567202122232411 T1 frame(125us)211371458信元无次序信元无次序53字节字节异步传输模式异步传输模式不严格要求信元交替地来自不同源。不严格要求信元交替地来自不同源。光纤，可达数千米；光纤，可达数千米；同轴电缆或同

17、轴电缆或5类双绞线只能类双绞线只能100米；米；传输媒体传输媒体ATM的传输第35页/共50页第三十五页，共50页。36ATM交换机Switchingfabric1信元信元入境入境(r jng)信元被交换信元被交换(jiohun)以尽可能低的丢失以尽可能低的丢失(dis)率交换所有信元率交换所有信元信元到达和离开虚电路的次序应完全一致信元到达和离开虚电路的次序应完全一致2n2n1来自两条以上输入来自两条以上输入线路的信元在同一线路的信元在同一周期到达相同的输周期到达相同的输出线路。出线路。信元信元出境出境输出一个信元而丢弃剩余的输出一个信元而丢弃剩余的为每条输入线路提供一个队列为每条输入线路提

18、供一个队列为每条输出线路提供一个队列为每条输出线路提供一个队列第36页/共50页第三十六页，共50页。37A T M 的 信 元 与 传 输(chun sh) ATM信元格式信元格式(g shi)GFC PTInformation field(48 octets)VPIVCICLP0 4 13 28 31HEC(a)User-network interface PTInformation field(48 octets)VPIVCICLPHEC(b)Network-network interface第37页/共50页第三十七页，共50页。38第38页/共50页第三十八页，共50页。39第39页

19、/共50页第三十九页，共50页。40传输速率（Mb/s）OC 级STS 级STM 级51.840OC-1STS-1 155.520OC-3STS-3STM-1466.560OC-9 STS-9 STM-3622.080OC-12 STS-12STM-4933.120OC-18 STS-18 STM-61244.160OC-24STS-24 STM-81866.240OC-36STS-36 STM-122488.320OC-48STS-48 STM-16第40页/共50页第四十页，共50页。41 SONET 光光 电电 SDH 数数据据速速率率 (Mbps) OC-1 STS-1 51.84 O

20、C-3 STS-3 STM-1 155.52 OC-12 STS-12 STM-4 622.08 OC-48 STS-48 STM-16 2488.32 OC-192 STS-192 STM-64 9953.283.8.2 SDH 速率(sl)体系SDH的标准信号块为N级同步传输模块(m kui)STM-N(Synchronous Transfer Module-level N)，速率是155.52Mbps的N倍, N最常用的值是1, 4, 16等。第41页/共50页第四十一页，共50页。42多路复用器.T1T1T1多路复用器T3多路复用器T33:1多路复用器4:1多路复用器编码器电光转换器STS-1STS-1STS-1STS-3STS-3STS-3STS-3STS-12OC-12第42页/共50页第四十二页，共50页。43第43页/共50页第四十三页，共50页。443.8.2 SDH的主要技术(jsh)特点第44页/共50页第四十四页，共50页。45ATM的传输媒体SDHSONET速率(sl) MbpsSTM-8STM-16STS-1/OC-1STS-24/OC-24STS-48/OC-4851.841,244.162,488.32ATM SDH/SONET 速率(sl)表第45页/共50页第四十五页，共5