1、物理層的基本概念2、信道的特點與有關概念3、傳輸媒體的特性4、模擬傳輸與數字傳輸5、信道復用技術6、同步光纖網SONET和同步數字系列SDH7、寬帶接入技術第二章物理層第一節物理層的基本概念1、物理層功能

物理層實現數據設備與傳輸設備介質間的接口操作，完成以比特為傳送單元的同步與傳輸。

物理連接（信號通路）的建立/拆除比特信號的編碼，發送/接收，同步差錯控制

含義：實質是屏蔽物理設備和傳輸媒體的種類差異。第一節物理層的基本概念2、物理層有關術語

數據線路：一對物理實體之間傳輸物理信號的數據通路。傳輸線路：由傳輸介質與信道設備組成。數據線路設備DCE：傳輸線路兩端的端接設備，實現傳輸線路上的信號變換。（DataCircuitEquipment）數據終端設備DTE：數據線路兩端的端接設備，即信源/信宿設備。（DataTerminalEquipment）第一節物理層的基本概念2、物理層有關術語DTEDCEDCEDTE傳輸線路數據線路第一節物理層的基本概念3、物理層接口協議與特性

物理層協議又稱物理層規程，是DTE與DCE之間的接口協議。物理層的接口特性：

機械特性：接口所用接線器的形狀、尺寸、引腳數目、鎖定裝置等的詳細規定；電氣特性：接口電纜的電壓范圍；（什么電壓表示1或0）第一節物理層的基本概念3、物理層接口協議與特性

功能特性：對連接器上各芯線給出功能定義（某條線上出現的某一電平電壓是何意義）。芯線分為：數據線、控制線、定時線、地線、輔助線；規程特性：對接口處傳輸信號所需的控制過程所做的規定。各芯線上信號變化的協調關系，包括各芯線電平狀態的轉移條件和狀態轉移過程的時序關系；第二節數據通信基礎1、數據通信系統模型公用電話網PCModemModemPC源系統傳輸系統目的系統源點發送器傳輸系統接收器終點輸入信息輸入數據發送的信號接收的信號輸出數據輸出信息第二節數據通信基礎1、數據通信系統模型

源系統：源點、發送器；傳輸系統；目的系統：接收器、終點；一個數據通信系統可以劃分為三個部分第二節數據通信基礎1、數據通信系統模型

數據：運送信息的實體。信號：數據的電氣的或電磁的表現。

數據與信號均可以是模擬的也可以是數字的。調制：數字信號轉換為模擬信號。解調：模擬信號轉換為數字信號。相關術語：數據與信號第二節數據通信基礎1、數據通信系統模型

模擬數據和數字數據都可以轉換為模擬信號和數字信號。模擬數據模擬信號放大器調制器模擬數據數字信號PCM編碼器第二節數據通信基礎1、數據通信系統模型數字數據數字信號數字發送器數字數據模擬信號調制器第二節數據通信基礎2、信道有關的基本概念信道：表示向某一個方向傳送信息的媒體。一條電路至少包含一條發送信道和一條接收信道。

單工通信：只能單向發送信息；半雙工通信：某一時刻只能單向發送信息，不同時可雙向通信；全雙工通信：同時雙向通信；通信雙方信息交互的方式，主要有以下三種：第二節數據通信基礎

模擬信號：連續的信號，傳輸模擬信號的信道為模擬信道；數字信號：離散的信號，傳輸數字信號的信道為數字信道；通常情況，可將信號分為以下兩類：第二節數據通信基礎上述信號傳輸對于不同信道需要進行模/數（A/D）轉換信道上傳送的信號還可分為：

基帶（baseband）信號：數字信號1或0直接用不同的電壓來表示；寬帶（broadband）信號：將基帶信號進行調制后形成的頻分復用模擬信號；第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限1）數據傳輸速率

數據傳輸速率是描述數據傳輸系統的重要技術指標之一。通常，以每秒傳輸的二進制比特數來表示，單位為bps，或b/s。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限1）數據傳輸速率

計算公式：S=1/TS為數據傳輸速率，T為發送每一比特所需要的時間。常用單位有：Kbps、Mbps、Gbps。例，T=0.104ms，S=9600bps。

1Kbps=103bps，1Mbps=103Kbps，

1Gbps=103Mbps第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道的最高碼元傳輸速率

理想低通信道：信號的所有低頻分量，只要其頻率不超過某個上限值，都能夠不失真地通過此信道。而頻率超過此上限的所有高頻分量都不能通過該信道。理想帶通信道：頻率在頻帶下限f1和上限f2之間的頻率分量，能夠不失真地通過此信道。而頻率低于下限f1和高于上限f2的頻率分量都不能通過該信道。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道的最高碼元傳輸速率

由于信道帶寬限制和干擾的存在，任何信道都不是理想的。

1924年，奈奎斯特準則（Nyquist奈式準則）：理想低通信道下的最高碼元傳輸速率為：

Rmax=2WBaud其中，W為理想低通信道的帶寬，單位為赫。Baud，波特是碼元傳輸速率單位，1波特為每秒傳送1個碼元。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道的最高碼元傳輸速率Nyquist奈式準則含義：每赫帶寬的低通信道的最高碼元傳輸速率為每秒2個碼元。例如，一個帶寬為3kHz的理想低通信道，其最高碼元傳輸速率為6000Baud。若1碼元可以攜帶3bit的信息量，則最高信息傳輸速率為18000b/s。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道的最高碼元傳輸速率

奈奎斯特準則推廣：具有理想帶通矩形特性信道的最高碼元傳輸速率為：

R’max=WBaud其中，W為理想帶通信道的帶寬，單位為赫。Baud，波特是碼元傳輸速率單位。其含義：每赫帶寬的帶通信道的最高碼元傳輸速率為每秒1個碼元。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道速率的極限值

香農（Shannon）定律：1948年，香農用信息論理論推導出了帶寬受限且有高斯噪聲干擾的信道極限傳輸速率，即數據傳輸速率C、信道帶寬W、信號與噪聲功率比S/N的關系為：

Cmax=W?log2(1+S/N)。信噪比S/N通常以dB（分貝）數表示，S表示信道內所傳信號的平均功率，N表示信道內部的高斯噪聲功率。第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限2）信道速率的極限值

香農定律含義：只要信息的傳輸速率低于信道的極限傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實現無差錯的傳輸。例如，S/N=30(dB)，由S/N(dB)=10?lg(S/N)，得S/N=1000。若W=3000Hz，則有

Cmax=30（kbps)第二節數據通信基礎3、數據傳輸速率與信道速率的極限信息的傳輸速率受香農公式的限制碼元傳輸速率受奈式準則的限制源系統傳輸系統目的系統源點發送器傳輸系統接收器終點輸入信息輸入數據發送的信號接收的信號輸出數據輸出信息第三節傳輸媒體的特性傳輸媒體也稱為傳輸介質或傳輸媒介。分為：導向傳輸媒體和非導向傳輸媒體。1、雙絞線

屏蔽雙絞線STP：非屏蔽雙絞線UTP：雙絞線是將兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規則的方法絞合起來。主要有以下兩種：第三節傳輸媒體的特性1、雙絞線

屏蔽雙絞線STP：具有抗電磁干擾能力，成本較高；非屏蔽雙絞線UTP：1991年，美電子工業協會EIA和電信工業協會TIA發布EIA/TIA-568標準。1995年更新為EIA/TIA-568-A，規定了1類到5類UTP。1998年提出6類線。其中，常用的是3類和5類；第三節傳輸媒體的特性1、雙絞線1995年，美電子工業協會EIA制定的UTP標準。

1類UTP：用于電話傳輸，性能要求低；

2類UTP：4對線，4Mb/s的數據傳輸；

3類UTP：4對線，10Mb/s的數據傳輸；

4類UTP：4對線，16Mb/s的數據傳輸；

5類UTP：4對線，100Mb/s的數據傳輸；第三節傳輸媒體的特性2、同軸電纜同軸電纜由內導體銅質芯線、絕緣層、外導體屏蔽層和塑料保護外層組成。主要有以下兩種：50歐姆同軸電纜（基帶同軸電纜）：傳送基帶信號，傳輸速率較高可達10Mb/s、距離較短1km，主要應用于局域網；

75歐姆同軸電纜（寬帶同軸電纜）：傳送頻分復用寬帶信號，運用模擬傳輸技術，傳輸速率高，可達150Mb/s，距離遠到100km；第三節傳輸媒體的特性3、數據編碼的類型數據編碼類型主要取決于所采用的通信信道：模擬信道和數字信道。則數據編碼分為：模擬數據編碼和數字數據編碼。

數字數據編碼：非歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼；（曼T/2低到高為1，差曼T跳變為0）模擬數據編碼：幅度調制ASK、頻率調制FSK、相位調制PSK；（u(t)=umsin(t+q0)，um可為um或0，可為

1或

2，Q可有相位差）第三節傳輸媒體的特性數字數據編碼波形：數據非歸零編碼NRZ同步時鐘曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼01010101第三節傳輸媒體的特性4、光纜光纖通信就是利用光導纖維傳遞光脈沖來進行通信。傳輸頻率高，所以其傳輸帶寬遠遠大于其他傳輸媒體。光纖傳輸的特點：傳輸損耗小、可傳輸距離遠、抗電磁干擾性能好、保密性好、體積小、重量輕。第三節傳輸媒體的特性4、光纜光纖通信：發送端有光源，接收端利用光電二極管做成光檢測器，它將光脈沖還原出電脈沖。由纖芯和包層構成。主要有以下兩種：多模光纖：光源采用發光二極管，傳輸多條光波；單模光纖：光源采用半導體激光器，傳輸單光波，衰減小；第三節傳輸媒體的特性5、無線傳輸無線傳輸的頻段地面微波接力通信衛星通信第四節模擬傳輸與數字傳輸

模擬傳輸系統調制解調器基本調制方法數字傳輸系統：脈沖編碼調制PCM（pulsecodemodulation）實現模擬數據數字化。第四節模擬傳輸與數字傳輸

脈沖編碼調制PCM實現步驟：采樣量化編碼樣本量化級二進制編碼編碼信號D110001D240100D370111。。。D4131101。。。D5151111。。。D6131101。。。D760110。。。D830011。。。第五節信道復用技術

多路復用（multiplexing）：在單一的物理通信線路上建立多條并行的通信信道。進行通信時，需要用到復用器和分用器。頻分復用FDM：所有用戶在同一時間占用不同帶寬資源。波分復用WDM：光纖通道技術通過對波長進行分隔實現復用。采用衍射光柵進行不同波長的合成與分解。如，密集波分DWDM。第五節信道復用技術

時分復用TDM：以信道傳輸時間為分割對象，所有用戶在不同時間占用同樣的帶寬。如，統計時分復用STDM。碼分多址CDMA：用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信，不會造成干擾。如直接序列DS-CDMA和跳頻FH-CDMA。第六節同步光纖網SONET和同步數字系列數字傳輸系統存在的問題：速率標準不一：北美和日本的T1速率、歐洲的

E1速率。不是同步傳輸：國際普遍采用準同步傳輸。第六節同步光纖網SONET和同步數字系列SDH1988年，美國推出一個數字傳輸標準：同步光纖網SONET，它每秒傳輸8000幀。

ITU-T以美國標準SONET為基礎，制定出國際標準同步數字系列SDH，即1988年通過的G.707~G.709三個建議書。它同SONET有速率上的差異。第六節同步光纖網SONET和同步數字系列SDHSDH/SONET：定義了標準光信號，規定波長為1310nm和

1550nm的激光源在物理層為寬帶接口使用了幀技術以傳遞信息為數字信號的復用和操作過程定義了幀結構第六節同步光纖網SONET和同步數字系列SDHSONET標準定義了四個光接口層，SONET的層次自下而上為：光子層：比特傳送，電信號與光信號轉換。段層：傳送幀，成幀與差錯檢測。線路層：負責路徑層的同步與復用。路徑層：非SONET網絡接口，路徑端接設備PTE之間業務傳輸。光子層段層線路層路徑層第六節同步光纖網SONET和同步數字系列SDHSONET體系結構：光子層段層線路層路徑層SDH終端轉發器復用器分用器SDH終端復用器分用器轉發器路徑線路段段段光子層段層線路層路徑層光子層段層線路層光子層段層線路層光子層段層光子層段層第七節寬帶接入技術1、xDSL技術

xDSL技術：用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，能夠承載寬帶業務。

xDSL

：

ADSL:AsymmetricDigitalSubscriberLineHDSL:HighspeedDSLSDSL:Single-lineDSLVDSL:VeryhighspeedDSL

ADSL

：1999年7月，ITUG.992.1具體參見P57表。第七節寬帶接入技術1、xDSL技術

ADSL

：離散多音調DMT（DiscreteMulti-Tone）調制技術，采用頻分復用方法。上行帶寬，采用25個子信道，每個子信道4kHz；下行249個子信道。不能保證固定的數據率，采用自適應調制技術。

ADSL

接入網的組成：數字用戶線接入復用器DSLAM（DSLAccessMultiplexer）用戶線用戶設施說明：ADSL調制解調器又稱為接入端接單元ATU（Access

TerminationUnit），包括ATU-C和ATU-R。第七節寬帶接入技術1、xDSL技術二代ADSL：

ADSL2

：ITU-TG.992.3、G.992.4

ADSL2+：ITU-TG.992.5

改進：提高調制效率得到更高數據率采用無縫速率自適應技術SRA

（SeamlessRateAdaptation）改善線路質量評測和故障定位功能第七節寬帶接入技術2、光纖同軸混合網HFC（HybridFiberCoax）光纖同軸混合網HFC基于CATV，具體改進：

HFC網主干線路采用光