物理层与数据通信基础

计算机网络第二章数据通信根底1整理课件PartIsyllabus数据通信的根本概念通信系统模型带宽与傅里叶分析信道的最大数据速率2整理课件数据通信的根本概念数据、信息

信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识;数据是把事件的某些属性标准化后的表现形式;信号是数据的具体的物理表现。3整理课件数据通信的根本概念雪六角形凉白色信息数据信号例子4整理课件数据通信的根本概念信息：人对雪花和马的认识数据：文字，二进制数，十进制数信号：电压，光，磁场强度5整理课件数据通信的根本概念两种不同类型的量：A.时间、温度、电波、声音B.字符，二进制数，电脉冲信号中没有断开或不连续的的地方；信号仅取一些有限数目的值；信号与信号传输

6整理课件数据通信的根本概念模拟：波动性；持续变化；反映事物的本质；在电信业已经被广泛使用超过100年；数字：离散性；跃变性；设备性能先进，较为廉价；模拟与数字的特点7整理课件数据通信的根本概念〔a〕模拟信号〔b〕数字信号信号(Signal)：数据的物理量编码〔通常为电编码〕，数据以信号的形式传播。--模拟信号与数字信号--基带(Baseband)与宽带(Broadband)信号8整理课件数据通信的根本概念通信系统模型(1)信源:是指发出信息的信息源，或简单地说是信息的发出者。(2)变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。(3)信道是信号传输媒介的总称。(4)反变换器具有与变换器相反的逆变换功能。(5)信宿是指信息传送的终点，也就是信息接收者。(6)噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系统中又是客观存在的。9整理课件数据通信的根本概念数据传输：10整理课件数据通信的根本概念根本概念和术语数据传输速率——bps(bitpersecond)用C表示信号传输速率——波特〔Baud〕用B表示两者关系——C=B×log2n

n是调制电平数

11整理课件数据通信的根本概念带宽〔Bandwidth〕(HZ)数据速率奈奎斯特公式:最大数据传输速率C=2Hlog2L(bps)香农公式:最大数据传输速率C=Hlog2〔1＋S/N〕(bps)12整理课件数字信号〔用D表示〕模拟信号〔用A表示〕DigitalSignalAnalogSignal13整理课件14整理课件15整理课件振幅2A16整理课件相位K17整理课件模拟信号18整理课件数字信号19整理课件数字信号20整理课件Amplitude,Period,andPhase

foraDigitalSignal21整理课件信号带宽100300500700900频率带宽=900-100=800幅度22整理课件数字信道特性码元(CodeCell)：时间轴上的一个信号编码单元信道(Channel)：传送信息的线路〔或通路〕。比特率(BitRate)：数据传输速率(bps，b/s)。t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始23整理课件BitRateandBitInterval24整理课件数据传输的分类数据传输并行串行同步异步25整理课件并行传输26整理课件串行传输27整理课件根本概念小结1、数据：传输信息的实体〔A、D型〕2、信号：是数据的编码形式〔A、D信号〕3、信道：传输信号的通道〔A、D型〕4、传输：模拟传输：模拟信号模拟传输数字传输：数字信号数字传输5、通信模拟通信：模拟数据模拟传输数字通信：模拟数据数字传输数据通信：数字数据模拟或数字传输〔计算机网络研究〕6、带宽：A下指频率范围，D下指信道的数据率

28整理课件7、基带传输和宽带传输：基带传输：单路数字信号，可以复用，单位：b/s宽带传输：多路模拟信号，单位：Hz8、波特率：码元的速率〔B〕9、数据率：数据传输的速率〔b/s〕Nyquist:C=2HC=2Hlog2L(理想信道)Shannon:C=Hlog2(1+S/N)〔噪声信道〕10、信道容量：信道的最大数据率11、传输速度：信号在单位时间内传输的距离12、信道延迟：信道的固有特性，有距离就有延迟13、误码率：二进制码在传输中传错的概率14、吞吐量：单位时间内成功传输的信息量29整理课件波特率波特率(Baud)：每秒传送的码元数。奈奎斯特定理：假设信道带宽为W,那么奈奎斯特定理指出最大码元速率为：B=2W数据率和波特率：如M是离散信号的个数，那么有 Rbit=Rbaudlog2M=2Wlog2M 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特〔bit〕。30整理课件误码率表示传输二进制位时出现过失的概率要求低于31整理课件通信系统模型32整理课件通信系统模型噪声

数据通信系统模型

33整理课件通信系统模型〔1〕一个简单的通信系统模型34整理课件通信系统模型〔2〕模拟和数字：连续变化或者离散变化数据：模拟数据：声音、视频数字数据：文本信号：模拟信号：传输模拟信号的信道称为模拟信道数字信号：传输数字信号的信道称为数字信道数据如何在信道上传输？数字数据在模拟信道上传输〔数字调制〕数字数据在数字信道上传输〔数字编码〕模拟数据在数字信道上传输〔脉码调制〕35整理课件通信系统模型〔3〕点到点和多点配置：36整理课件带宽与傅里叶分析〔1〕数字数据〔信号〕直接在模拟信道上传输将失真：模拟信道有一定的带宽：能传输的信号频率范围带宽由传输媒体和有关的附加设备与电路的频率特性综合决定低通信道的带宽fc：从0到某个截止频率fc的信号通过时振幅不会衰减或者衰减很小，而超过fc的信号会大大衰减音频线路的带宽为4kHz37整理课件带宽与傅里叶分析〔2〕频率〔Frequency〕傅里叶分析具有有限持续时间T的数字信号可以看作以T为周期的函数g(t)，它由〔无限个〕正弦和余弦的屡次谐波组成：38整理课件带宽与傅里叶分析〔3〕傅里叶级数的正弦余弦表示：基准频率:f直流分量(C):频率为0N次谐波的周期为nf，振幅为an或者bn39整理课件带宽与傅里叶分析〔4〕傅里叶级数的振幅-相位表示：带宽：模拟信道允许通过的频率的范围所有数字信号的带宽是无限的模拟信道的带宽限制了通过的谐波的次数带宽越低，通过谐波次数越少，信号越容易失真40整理课件Fourier分析f(t)=其中f=1/T,是基波频率，c是直流分量；c=an=bn=结论：通过傅立叶变换，任意的波都可以表示成无穷个正弦和余弦之和。41整理课件42整理课件信道的最大数据速率〔1〕考虑8比特编码的数字信号波形:数据速率为cbps，发送8比特的时间为8/c秒，基准频率为c/8Hz信道带宽为H，那么在信道上允许通过的最高谐波次数为例如：带宽H=3kHzC=9.6kbps时，最多通过2次谐波C=2.4kbps时，可以通过10次谐波19.2k通过1次谐波38400时通过谐波的次数为043整理课件信道的最大数据速率〔2〕Nyquist定理：给出了有限带宽无噪声信道的最大数据速率公式信号通过带宽为H的低通滤波器，每秒2H次采样能够完整重现该被滤波的信号信道带宽为4kHz，信号有4种取值，那么最大数据速率44整理课件信道的最大数据速率〔3〕Shannon定理：给出受噪声干扰的信道中数据速率的公式S表示信号功率，N表示噪声功率，信噪比：S/N信噪比常常用分贝dB为单位来表示：比方信道带宽为4kHz，信噪比为30dB，最大数据速率为：45整理课件波特率和数据速率的关系波特率B：每秒信号状态变化的次数数据速率C：每秒传输的比特数两者之间的关系：假设L为信号可取的离散值的个数当L=2时，C=B46整理课件数据通信的传输理论速率、带宽、延迟比特率和波特率〔Baud〕 C〔b/s〕=Blog2L其中： C——比特率，即：数据传输速率〔bits/sec、bps〕 B——波特率，L——信号电平级数奈奎斯特〔H.Nyquist〕定理： Cmax〔b/s〕=2Hlog2L其中： Cmax——最大数据传输速率〔bits/sec、bps〕 H——带宽〔Hz〕香农〔Shannon〕定理： Cmax〔b/s〕=Hlog2〔1+S/N〕其中： s/n〔分贝dB〕=10lg(S/N)数据通信根底47整理课件PartII

Syllabus传输媒体介绍双绞线同轴电缆光纤无线传输媒体48整理课件主要的传输介质磁介质磁盘、磁带双绞线EIA/TIA-568ACAT.3、CAT.5同轴电缆RG-11、RG-58、RG-59光纤电缆8.3/125单模、62.5/125多模无线传输单频通信、扩频通信红外通信、微波卫星物理传输媒体导向介质非导向介质49整理课件分类

物理层中的传输媒体有线同轴电缆双绞线光纤无线卫星无线红外通信激光通信微波50整理课件TwistedPair：双绞线内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套51整理课件双绞线〔TwistedPair〕双绞线减少相互间的干扰电缆常常包括多对双绞线双绞线分为两类：屏蔽双绞线STP〔ShieldedTwistedPair〕非屏蔽双绞线UTP〔UnshieldedTwistedPair〕3类UTP：常用来传输话音5类UTP：可以100Mbps传输数据超5类UTP：支持的数据速率更高52整理课件物理层中的传输媒体(a)Category3UTP.(b)Category5UTP.双绞线53整理课件物理层中的传输媒体双绞线54整理课件平行线的噪声干扰55整理课件双绞线的噪声干扰56整理课件双绞线小结一般在一根线内有多对，常在2~1800对之间；双绞线分为：UTP〔非屏蔽双绞线〕本钱低，安装容易，易受外部或附近双绞线的干扰；STP〔屏蔽双绞线〕：在线的外层加上金属包层来屏蔽外界的干扰，本钱高，安装难度大；根据1995年的电子工业协会EIA公布的标准EIA-586-A，其中100的3类UTP和5类UTP，STP是150，其中CAT3和CAT5的区别在于旋绞次数，CAT5一般是3~4次/英寸，而CAT3那么是3~4次/英尺；57整理课件58整理课件UTP的主要性能参数和用途59整理课件EIA/TIA568B的标准双绞线脚位12345678颜色白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕10BaseT/100BaseT脚位菜单脚位功能简称1传输数据正极（TransmitData+）TX+2传输数据负极（TransmitData-）TX-3接收数据正极（ReceiveData+）RX+4未使用

5未使用

6接收数据负极（ReceiveData-）RX-7未使用

8未使用

60整理课件Cat.6E550Mhz4PairsUTP(Solid)GStandards:UL/CSAListedCMR,UL,ETLand3PVerifiedtoANSI/TIA/EIA568B.2-1Cat6ISO/IEC-11801NEMAWC66prEN50288.6.161整理课件六类线技术指标62整理课件CoaxialCable：同轴电缆同轴电缆100KHz

500MHz63整理课件同轴电缆〔coaxialcable〕速度更高，距离更远从里到外依次为铜芯、绝缘材料、网状导体、塑料外皮，基带同轴电缆：用于传输数字信号粗缆细缆宽带同轴电缆传输模拟信号，在CATV中使用。被分为多个信道，可以传输电视、数据。64整理课件型号：RG-8，RG-1150阻抗，粗缆基带10M500mX5RG-58/U，RG-58C/U50阻抗，细缆基带10MRG-5975阻抗，CATV粗缆宽带RG-6293阻抗，ARCnet及IBM370用基带同轴：细缆保护层为网状，安装简单，本钱低，截断电缆，粗缆本钱高，不切断电缆，用穿刺式宽带同轴：保护层为铝薄片同轴电缆65整理课件同轴电缆的构成66整理课件同轴电缆

物理层中的传输媒体67整理课件CoaxialCable-TransmissionCharacteristicsAnalogAmplifierseveryfewkmCloserifhigherfrequencyUpto500MHzDigitalRepeaterevery1kmCloserforhigherdatarates68整理课件光纤〔OpticalFiber〕光纤传送电信号的过程单模光纤：直线，距离更长，数据速率更高多模光纤：折射69整理课件光缆

70整理课件光纤光纤是宽带网络中多种传输媒介中最理想的一种，它的特点是传输容量大，传输质量好，损耗小，中继距离长等。而光纤通信系统的构成如下图：71整理课件光纤的组网范例72整理课件光纤物理特性物理成份：5~100um芯，超纯SiO2，本钱高，生产工艺难度大，传输距离远；多塑纤维，本钱低，但传输距离短构成：根据光纤的波长分为多模和单多模光纤；多模是光线沿着光纤以多种角度不断被包层反射而向前传播，多模指反射角的多样性；其波长为0.85um，单模是指光纤的芯缩小到与波长相当，此时相当于光沿直线在光纤的轴芯上传播。单模光纤由于减少了反射过程中光能量被包层材料吸收，故损耗小，能传输的更远；但由于要把光纤的芯拉的更细；1.3um，所以工艺难度大，本钱高。〔光纤芯直径是单模8.3um，多模是50um和62.5um两种〕速度：2.4G，5G，10G在推广，20G正在研制，无中继达20Km以上；影响光纤的因素：衰减和色散73整理课件传输原理用1014~1015HZ的光，利用光的折射和全反射原理;详细材料请参见：://kepu/gb/technology/telecom/fiber/fbr100.html折射率作为衡量它的一个标准。其定义为：cos(a)/cos(b)74整理课件利用不同的介质密度的差异，引起全反射75整理课件传输过程

电信号—驱动器—光源—……光纤信号〔光纤〕……—光检波器—放大器—电信号发送端：发光二极管LED，可见光，多模；注入型激光二极管ILD，鼓励性电效应，单模，昂贵，有稳态和激发态接收端：光检测PIN检测器，PN结中加纯硅，价格低，灵敏度低APP检测器，雪崩光电二极管，灵敏度高光调制：ASK调制，复用技术〔WDM，DWDM〕光纤传输的优点：轻便、低衰减和大容量76整理课件OpticalFiber：光纤芯core防护层jacket覆层cladding-glassorplasticcore-Laserorlightemittingdiode-Speciallydesignedjacket-SmallsizeandweightAngleofincidenceAngleofreflection77整理课件FiberConstruction78整理课件传输模式ModeSinglemodeStep-indexMultimodeGraded-index79整理课件传输模式---多模突变Multimodestep-indexfiber80整理课件传输模式---多模渐变Multimodegraded-indexfiber81整理课件传输模式---单模Single-modefiber82整理课件光缆物理层中的传输媒体83整理课件根据频率f、波长

、带宽之间的关系和电磁波理论，有f

=c，f=c/

；两边对

进行求导，

f=c

/

2这时

f就是带宽。以波长为1.3um的光纤为例计算出光纤的带宽是30T。光纤通信的前景84整理课件无线传输媒体有卫星、无线电通信、红外线通信、激光通信、微波通信等；根据ITU-R将无线电划分成假设干波段，其中有低频LF、中频MF、高频HF、甚高频VHF、超高频UHF、特高频SHF、极高频EHF等。分析P54的蜂窝式无线电通信分析目前的WAP〔无线应用协议〕；采用的是无管制的频率段；思考题：查询WAP、蓝牙技术〔blue-tooth〕方面的信息；无线传输介质85整理课件电磁波谱无线网络86整理课件ElectromagneticSpectrum87整理课件Frequencies：频率2GHzto40GHzMicrowaveHighlydirectionalPointtopointSatellite30MHzto1GHzOmnidirectionalBroadcastradio3x1011to2x1014InfraredLocal88整理课件VLFLF超低频、低频89整理课件MFHF中频、高频90整理课件VHFUHF甚高频、特高频91整理课件SHF〔Superhighfrequency)EHF〔Extremelyhighfrequency〕超高频、极高频92整理课件卫星通信是利用地球同步轨道卫星进行的通信，大约在地球上方36000KM的轨上进行的通信，为了提高利用率，把适合通信的频率划分成不同的频率范围，称为波段，目前常用的有：C波段：3.7~4.2GHz的频段作为上行信道；5.925~6.425GHz作为下行频段；Ku波段：11.7~12.2GHz的频段作为上行信道；14~14.5GHz作为下行频段；Ka波段：17.7~21.7GHz的频段作为上行信道；27.5~30.5GHz作为下行频段；C波段最早用于商业，目前非常拥挤，Ku波段的微波易被雨水吸收，由于影响是局部，故需多个中继相互备份来解决；Ka波段同Ku波段，多用于军事。卫星通信93整理课件卫星通信利用地球同步卫星为中继转发微波信号上行信道、下行信道无距离限制，但传播延时较长：270ms微波的传播延迟3s/km同轴电缆或光纤的传播延迟为53s/kmVSAT：地面站昂贵VSAT终端利用小天线通过中心站转接两个VSAT终端间通过一个中心站Hub通信，传播延时为540ms94整理课件95整理课件96整理课件GeosynchronousOrbit97整理课件无线网络低轨道卫星通信(铱星方案)98整理课件铱星方案被蜂窝系统所淘汰99整理课件无线电低频、中频波段可通过障碍物，沿地表传播，距离有限高频和甚高频可通过电离层反射，可到达更远的距离无线网：频率重用地理范围分成假设干单元，每个单元进一步分为小单元。每个小单元采用不同的频率。蜂窝状的结构保证两个相邻的小单元不会使用同一个频率100整理课件101整理课件TerrestrialMicrowave：地面微波Parabolicdish：抛物面“碟状〞天线Focusedbeam：集成波束Lineofsight：视距Longhaultelecommunications：长距离通信Higherfrequenciesgivehigherdatarates102整理课件微波〔microwave〕微波使用的波段为2G-40GHz通过抛物状的天线把能量集中一束，沿直线传播微波中继站：扩展传输距离103整理课件地面微波接力两个地面站之间传送距离：50-100km地球地面站之间的直视线路微波传送塔104整理课件Point-to-pointlinkviasatellitemicrowave105整理课件Broadcastlinkviasatellitemicrowave106整理课件BroadcastRadio：播送无线电OmnidirectionalFMradioUHFandVHFtelevisionLineofsightSuffersfrommultipathinterferenceReflections107整理课件红外通信〔Infrared〕短距离的利用红外线的通信要求方向性无需天线不能穿过建筑物不需要申请频率分配108整理课件无线局域网PC-PC无线网络109整理课件无线网络无线局域网PC-LAN110整理课件无线传输媒体ITU-R划分的无线电波段30-300kHz低频LF300-3000kHz中频MFAMradioFMradio3-30MHz高频HFShortwave30-300MHz甚高频VHFVHFTV300－3000MHz超高频UHFUHFTV3-30GHz特高频SHF30-300GHz极高频EHF111整理课件激光通信〔laser〕利用光波通信定向特性无需申请频率不能穿过障碍物，受天气〔雨雾〕影响112整理课件频率、波长、带宽波长〔wavelength〕为一个周期内信号传输的距离：光速为c频谱〔spectrum〕：频率范围，按波长划分被称为波段带宽：高频段可获得较大的带宽113整理课件PartIII

Syllabus模拟和数字传输数字调制技术多路复用数字编码调制解调技术114整理课件模拟和数字传输模拟传输：模拟信号传输的方式，不关心信号的内容〔模拟数据或者数字数据〕信号的畸变和衰减：放大器数字传输：广泛用于长距离通信中关心信号的内容：模拟信号：代表数字数据数字信号：一系列的0和1：可能是模拟或数字数据转发器：恢复为数字数据，然后重新生成相应的信号传递115整理课件数字信道特性码元(CodeCell)：时间轴上的一个信号编码单元信道(Channel)：传送信息的线路〔或通路〕。比特率(BitRate)：数据传输速率(bps，b/s)。t码元1码元2码元3码元4码元5信号同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始116整理课件EncoderDecoderModulatorDemodulator数字或模拟数字或模拟数字模拟g(t)m(t)fcs(f)x(t)tffcg(t)m(t)x(t)s(t)无论是模拟信息还是数字信息都能编码成模拟信号或数字信号。具体选择何种编码方式那么取决于需要满足的特殊要求以及可提供的媒体与通信设施。编码和调制117整理课件模拟传输和数字传输话音

模拟数字Modem模拟模拟CODEC数字数字数字传输数字模拟数据,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118整理课件Syllabus模拟和数字传输数字调制技术多路复用数字编码调制解调技术119整理课件数字调制技术数字调制技术：数字数据模拟信号调制解调器MODEM载波信号〔连续的固定频率的信号〕调制过程就是根据基带信号调制载波的过程一个正弦振荡的载波：三种根本调制方法：幅度、频率、相位利用数学中的傅里叶级数和傅里叶变换，采用频率恒定的载波信号Acos(t+)，根据A、、进行编码，分成ASK，FSK，PSK120整理课件调幅、调频、调相〔1〕调幅AM〔ASK〕：用两个不同信号的幅度表示或者用载波的有无来表示：调频FM〔FSK〕：用两个不同的靠近载波的频率表示：调相PM〔PSK〕：用载波的相位变化来表示：以上三种调制方式可以组合使用，到达更高的数据速率121整理课件ASK幅移键控(四种振幅)，每波特两个比特PSK相移对信号的影响正交调幅(两种振幅，4种相移)，每个波特三个比特122整理课件数据编码技术123整理课件模拟信号的脉码调制〔1〕模拟数据数字信号：编码解码器CODEC脉码调制原理：采样：Nyquist定理，2H的采样频率量化：模拟信号分为假设干等级，四舍五入量化误差：假设分为16级，量化误差为1/32编码：量化值用二进制表示。根本PCM：幅度等分量化。4kHz的音频信号，采样采用4比特编码，量化等级为16级，数据速率=2Hlog2V=2*4*4=32kbps每个样本绝对误差是相同的，而与信号幅值无关。可采用一种非线性的编码技术来优化PCM，即量化电平是不等分的以减少信号的失真124整理课件数据编码技术模拟数据用数字信号表示

脉冲编码调制〔PCM〕125整理课件数据编码技术增量调制〔DM〕126整理课件模拟信号的脉码调制〔2〕差分DPCM：量化的幅度之间的间隔基于模拟信号的幅度不可能大幅度的跳变增量〔delta〕调制：样本值相差1。预测编码：预测样本值，对实际采样值和预测之间的幅度差进行量化。127整理课件采样编码〔脉码调制，PCM〕采样定理：F=1/T=2Fmax，采样频率F大于或等于模拟信号频率的2倍，由采样后的离散序列可以无失真地恢复原始信号。采样的过程：采样——量化——编码〔64级或128级量化〕如：CCITT标准：T1，E1等差分式脉码调制〔DPCM〕：由于信号相邻间的跳变在8之间，用4bit即可表示，所以不用7位，而用4位编码。〔连续性，突变情况时丢弃，过几个周期即可到达〕128整理课件129整理课件PCM时分130整理课件PCM时分131整理课件Syllabus模拟和数字传输数字调制技术多路复用数字编码调制解调技术132整理课件复用技术分类〔1〕波分复用频分复用复用技术异步同步时分复用多路复用：把许多信号在单一的传输线路上用单一的传输设备来进行传输133整理课件Multiplexingvs.NoMultiplexing

134整理课件多路复用技术多路复用技术:用一条高速线路传送多条低速线路的数据分类：频分多路复用〔FDM-FrequencyDivisionMultiplexing〕时分多路复用〔TDM-TimeDivisionMultiplexing〕波分多路复用〔WDM-WavelengthDivisionMultiplexing〕频分多路复用技术FDM〔频分，4K，电视6M〕12个话路合为一次群，5个一次群合为二次群，依次类推。FDM主要用的是频率搬移技术135整理课件频分多路利用〔FDM〕图136整理课件FDM,TimeDomain137整理课件Multiplexing,FrequencyDomain138整理课件Demultiplexing,TimeDomain139整理课件Demultiplexing,FrequencyDomain140整理课件多路复用技术频分多路复用〔FDM-FrequencyDivisionMultiplexing〕应用:无线电播送,电视特点:信号被划分成假设干通道(频道,波段),每个通道独立进行数据传递141整理课件时分多路利用〔TDM〕Thedataratecapacityofthetransmissionmediumisgreaterthanthedataraterequiredbythesendingandreceivingdevices.142整理课件SynchronousTDM143整理课件TDM,Multiplexing144整理课件TDM,Demultiplexing145整理课件T-1Frame146整理课件多路复用〔2〕频分多路复用FDM：例子：无线电播送物理信道分割成多个子信道信号通过采用不同的载波来进行调制在其中某一条子信道传输时分多路复用TDM物理信道按时间分成多个时间片信号轮流使用某个时间片

147整理课件多路复用〔3〕T1信道：用于传输24路话音，即24个子信道模拟音频信道的带宽为4KHz：人耳听到的音频范围为300Hz~3300Hz,再加上两边各预留的500Hz频带根据Nyquist定理，每125μs采样一次，每个样本7比特子信道有8比特，其中一个比特用于传输控制信号每帧还有一个比特用于帧的边界，每125微妙传输193比特4条T1信道复用成T2信道，6条T2信道复用成T3(45Mbps)信道

E1信道：传输30路话音，每个样本8比特总共32个子信道，2个子信道传输控制信号、同步148整理课件波分多路复用WDM应用：光缆线路频分多路复用的一种变种，用于光信道光波位于统一电磁频谱的高频段，支持高带宽多个光波信号通过无源的衍射光栅复用一根光纤支持光交换，将一根光纤上输入的光信号向多条光纤转发WDM〔光纤用，DWDM〕，波长在300nm~1550nm。149整理课件多路复用技术(TDM,FDM,WDM)

150整理课件Syllabus模拟和数字传输数字调制技术多路复用数字编码调制解调技术151整理课件数据通信技术数据、信号、传输信源、信道、信宿、噪声传输方式数字信号传输〔基带〕模拟信号传输〔频带、宽带〕数据编码模拟数据、模拟信号〔直接、载波，无须编码〕模拟数据、数字信号〔采样编码PCM、DPCM〕数字数据、模拟信号〔调制、解调〕数字数据、数字信号〔直接对信号编码，如曼彻斯特编码〕数据编码152整理课件数字编码〔数字数据数字信号〕NRZ(Non-Return-Zero〕编码一种信号状态代表1，另一种信号状态代表0Clockrecovery：根据跳变来恢复时钟，可能长时间无跳变，从而接收和发送端之间很难进行比特同步Baselinewander：接收者一般怎么确定信号是高电平还是低电平呢？记录收到的信号的平均值，然后与这个平均值进行比较。连续的1或者0就会改变这个平均值。NRZI(NRZInverted)编码：差分编码什么是差分编码？比较相邻的信号单元而不是仅仅根据目前的信号用信号的跳变来表示1，无跳变表示0解决了连续1的问题，但是对于连续0的问题无能为力153整理课件数字编码〔2〕曼彻斯特编码可以看作时钟和NRZ编码异或而成每个比特的传输都有电平的跳变一个比特时间T分为两半：高电平低电平为1，低电平高电平为0差分曼彻斯特编码比特时间的开始处的跳变来表示：没有跳变表示1，有跳变表示0每个比特时间仍然有一个跳变，用来同步需要更复杂的设备，更好的抗干扰性曼彻斯特编码的波特率和比特率的关系？效率只有50%!!154整理课件数据编码技术差分155整理课件数字信号的编码比较数字信号的编码技术对于数字信号采用不同的编码进行，有普通的二进制，但由于采用的是归零码，信号差异不大，识别上有困难，假设改为双极性编码，又带来了新的问题，即直流累集效应，易烧坏电路，无同步，所以目前LAN中普遍采用的是曼彻斯特编码和差分式曼彻斯特编码，其优点是识别性好，且自带脉冲信号，10M的网络需20MHZ的载波频率，对光纤而言100M需200M频率，对设备要求高，难以推广；所以目前光纤是采用4B/5B编码。156整理课件157整理课件曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码158整理课件数字编码〔3〕4B5B编码4比特的数据用5比特的码组来编码编码保证码组前部没有多于1个“0〞，尾部没有多于2个“0〞：也就是说采用4B5B编码的码组流不会出现超过连续3个“0〞5比特的码组再用NRZI编码每个5比特的码组至少有2个“1〞，也就是有2次跳变4B5B的效率是多少？效率为80%!!159整理课件数据4比特输入5比特的码组0000011110100010100120010101003001110101401000101050101010116011001110701110111181000100109100110011A101010110B101110111C110011010D110111011E111011100F111111101160整理课件Syllabus模拟和数字传输数字调制技术多路复用数字编码调制解调技术161整理课件调制解调器调制解调器的作用线对传输语音信号已相当满意，但传输数据却无法令人满意，这是因为：发送的信号包含各种频率成份，有局部频率在线路上损耗，故收到信号有失真；通过线的频率成份衰减和延迟不同；线路上有各种噪声和干扰信号这些损耗在人耳〔具有容错〕里是可以接受的，只要能鉴别，但数据通信是机器，故难以准确判断，故传送速率越高，失真就越大。目前解决的方法有：