【正文】 第四節(jié) 通信技術(shù)簡(jiǎn)介 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 本章重點(diǎn)： 數(shù)據(jù)通信中傳輸介質(zhì) 本章難點(diǎn)： 數(shù)據(jù)通信的概念 思考題： （ 1）說(shuō)明物理層主要解決的問(wèn)題 （ 2）簡(jiǎn)述常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體及其主要特點(diǎn) 閱讀文獻(xiàn)： 《 建筑與系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范 》 《 建筑群綜合布線系統(tǒng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 （ PDS）設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) : ? 實(shí)驗(yàn)一：見(jiàn)習(xí)常用傳輸媒體 室外光纖、室內(nèi)光纖、光纖跳線、超五類雙絞線、六類雙絞線、 RJ45接口、網(wǎng)卡、 RS232接口連線、無(wú)線網(wǎng)卡等。 ? 光信號(hào)則稱為第 1 級(jí)光載波 OC1， OC 表示 Optical Carrier。 ? 每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)短的間隔，稱為 碼片(chip)。 ? 中國(guó)采用歐洲體制，以 E1 為一次群。 ? 調(diào)相 (PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。 A 2/4 A/D A/D D/A D/A 數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 交換機(jī) 1 交換機(jī) 2 kb/s 調(diào)制解調(diào)器 B D/A A/D 4/2 kb/s 調(diào)制解調(diào)器 用戶環(huán)路 模擬信號(hào) 用戶環(huán)路 模擬信號(hào) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第四節(jié) 通信技術(shù)簡(jiǎn)介 ? 撥號(hào)上網(wǎng)連接過(guò)程 用戶 2/4 A/D A/D D/A D/A 數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 通信公司交換機(jī) 調(diào)制解調(diào)器 D/A A/D 4/2 調(diào)制解調(diào)器 用戶環(huán)路 模擬信號(hào) 用戶環(huán)路 模擬信號(hào) 通信公司交換機(jī) INTERNET 服務(wù)提供者 INTERNET 數(shù)字信號(hào) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第四節(jié) 通信技術(shù)簡(jiǎn)介 ? 調(diào)制解調(diào)器 (modem)包括： ? 調(diào)制器 (MODulator)：把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率范圍在 300~3400 Hz 之間的模擬信號(hào)，以便在電話用戶線上傳送。 模擬通信的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn)，但存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)： （ 1） 保密性差 模擬通信，尤其是微波通信和有線明線通信，很容易被竊聽(tīng)。 ? 垂直干線子系統(tǒng)： 提供垂直方向的電纜，組成樓層之間及外界通信的通道。由于衛(wèi)星信道頻帶寬，也可采用頻分多路復(fù)用技術(shù)分為若干子信道，有些用于地面站向衛(wèi)星發(fā)送 (稱為上行信道 )，有些用于由衛(wèi)星向地面轉(zhuǎn)發(fā) (稱為下行信道 )。這三種技術(shù)都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線 (lineofsight)通路，有時(shí)統(tǒng)稱這三者為視線介質(zhì)。 ? 地面微波接力通信 ? 衛(wèi)星通信 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 無(wú)線傳輸介質(zhì) ? 通過(guò)大氣傳輸 ,可利用無(wú)線電、微波、紅外線和激光進(jìn)行通信。 如要達(dá)到最高的傳輸能力和最長(zhǎng)的距離 ， 則需要 1500nm光源 。 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 ? 光載波的調(diào)制是一種稱為光強(qiáng)度調(diào)制的 ASK(Amplitude Shift Keying)。 ILD則更為有效，并能支持較高的數(shù)據(jù)速率。 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 ? 光纖的傳輸距離僅受波長(zhǎng)的影響，它的衰減率極低。光纖要比銅導(dǎo)線細(xì)得多，也輕得多，所以大型光纜能夠比同尺寸的銅電纜具有更高的吞吐率。 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 ? 光導(dǎo)纖維 是一種能夠傳導(dǎo)光信號(hào)的極細(xì)而柔軟的通信介質(zhì)，用玻璃或塑料制成。使用先進(jìn)的調(diào)制技術(shù)，可以達(dá)到每赫茲多個(gè)比特。一種是 50?電纜，用于基帶數(shù)字傳輸，另一種是 75?電纜，用于寬帶模擬傳輸。 ? 市場(chǎng)比較混亂： CAT5E 250500元 /箱 （ 305米 ） ? 雙絞線的接口標(biāo)準(zhǔn)： RJ11和 RJ45 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 雙絞線 ? 無(wú)屏蔽雙絞線 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 雙絞線 ? 屏蔽雙絞線 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 同軸電線 ? 同軸電纜 由繞同一軸線的兩個(gè)導(dǎo)體所組成。 非屏蔽雙絞線 (UTP)易受外部干擾 ， 包括來(lái)自環(huán)境噪音與附近的雙絞線；但由于其價(jià)格低廉且易于安裝和使用 ， 所以應(yīng)用非常廣泛 。 ? 雙絞線最常見(jiàn)的應(yīng)用是電話系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶卣骱唾|(zhì)量是由介質(zhì)的特征和信號(hào)的特征兩個(gè)方面決定的 。 ? 若 1 個(gè)碼元攜帶 n bit 的信息量，則 M Baud 的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為 M ? n b/s。 理想低通信道 的最高碼元傳輸速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的帶寬，單位為赫 (Hz) 不能通過(guò) 能通過(guò) 0 頻率 (Hz) W (Hz) 信號(hào)失真與信道的最高碼元傳輸速率 —— 奈氏 (Nyquist)準(zhǔn)則 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本概念 ? 每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒 1 個(gè)碼元。 ? 雙向交替通信 （半雙工通信） —— 通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送 (當(dāng)然也就不能同時(shí)接收 )。 ? 廣域網(wǎng)與物理層 ? DTE設(shè)備：路由器、終端主機(jī)等； ? DCE設(shè)備：廣域網(wǎng)交換機(jī)、 Modem、 CSU/DSU等； ? 常見(jiàn)接口： EIA232E 、 RS449 、 、 接口標(biāo)準(zhǔn) 。 第一節(jié) 物理層與物理層協(xié)議的基本概念 第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信的基本概念 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 第四節(jié) 通信技術(shù)簡(jiǎn)介 本章重點(diǎn)： 數(shù)據(jù)通信中傳輸介質(zhì) 本章難點(diǎn)： 數(shù)據(jù)通信的概念 ? 要求了解數(shù)據(jù)通信的基本概念 ? 掌握傳輸介質(zhì)類型及主要特性 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第一節(jié) 物理層與物理層協(xié)議的基本概念 ? PC機(jī)中物理層相關(guān)設(shè)備 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第一節(jié) 物理層與物理層協(xié)議的基本概念 ? 網(wǎng)卡連接 ? 串口電纜連接 ? 并口電纜連接 ? USB接口連接 ? 紅外線連接 ? IEEE1394連接 ? 無(wú)線網(wǎng)卡連接 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第一節(jié) 物理層與物理層協(xié)議的基本概念 ? 設(shè)立物理層的必要性 : 物理介質(zhì)與傳輸設(shè)備的多樣性 。 ? 功能特性 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。 ? 調(diào)制 —— 把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程。 ? 碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。 ? 比特 是信息量的單位。 ? 若信道帶寬 W 或信噪比 S/N 沒(méi)有上限（當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率 C 也就沒(méi)有上限。 在高頻的發(fā)射中 ， 信號(hào)可以被集中到一個(gè)定向的射束 。 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 雙絞線 ? 雙絞線的帶寬取決于銅線的粗細(xì)和傳輸距離 ， 但在許多情況下 ， 幾公里范圍內(nèi)的傳輸速率可以達(dá)到幾兆 bps，由于其性能較好又價(jià)格便宜 ， 雙絞線很有可能還要被持續(xù)使用多年 。 ? 超 5類線 (CAT5E):帶寬 100MHZ,速率可達(dá) 1000MBPS。同軸電纜曾在電路系統(tǒng)中廣泛使用，現(xiàn)在已大量被光纖所代替。由于使用模擬信號(hào)，傳輸距離可以達(dá)到 100公里。在一對(duì)計(jì)算機(jī)之間可以分配專用的永久性信道；另一些計(jì)算機(jī)可以通過(guò)控制信道申請(qǐng)建立一個(gè)臨時(shí)連接，然后切換到申請(qǐng)得到的信道；還可以讓所有的計(jì)算機(jī)競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)單個(gè)信道或一組信道。在緊型結(jié)構(gòu)中，光纖被外層塑料殼完全包?。辉谒尚徒Y(jié)構(gòu)中，光纖與保護(hù)殼之間有一層液體膠或其他材料。 ? 光纜在普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的安裝是從用戶設(shè)備開(kāi)始的 。 LED是在加電流后能發(fā)光的固態(tài)器件。APD(Avalanche Photo Diode)是雪崩光電二極管，外形與 PIN光電二極管類似，但使用強(qiáng)電場(chǎng)。 ? 目前 ， 在大量的局域網(wǎng)中使用 850nm LED光源 。 ? 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品價(jià)格差別較大； ? 光配件問(wèn)題較多； 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 光纖的工作原理 折射角 入射角 包層 （低折射率的媒體） 包層 （低折射率的媒體） 纖芯 （高折射率的媒體） 包層 纖芯 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 高折射率 (纖芯 ) 低折射率 (包層 ) 光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷? 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 光纖的工作原理 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 輸入脈沖 輸出脈沖 單模光纖 有線 (導(dǎo)向 )傳輸媒體 —— 光導(dǎo)纖維 光纖的工作原理 —— 多模光纖與單模光纖 輸入脈沖 輸出脈沖 多模光纖 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 傳輸介質(zhì) 第三章 物理層 制作人：徐鵬民 第三節(jié) 物理層相關(guān)的設(shè)備技術(shù) 無(wú)線 (非導(dǎo)向 )傳輸媒體 ? 無(wú)線傳輸所使用的頻段很廣。直線傳播的距離與天線的高度有關(guān)，天線越高距離越遠(yuǎn)，但超過(guò)一定的距離后就要用中繼站來(lái)接力。相對(duì)來(lái)說(shuō)，微波對(duì)一般雨和霧的敏感度較低。 ? 水平干線子系統(tǒng)： 通常使用無(wú)屏蔽雙絞線 (水平干線也可采用光纜 )，將垂直干線延伸到用戶工作區(qū)，在需要高速應(yīng)用時(shí)， ? 設(shè)備室子系統(tǒng)： 主要是指語(yǔ)音系統(tǒng)的電話總機(jī)房和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備室 。 ? DCE (Data Circuitterminating Equipment)是 數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備 ，它在 DTE 和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能