1、计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层用于物理层的协议也常称为物理层用于物理层的协议也常称为物理层(procedure)。可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：的接口的一些特性，即：计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教
2、教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层在物理连接上的传输方式一般都是在物理连接上的传输方式一般都是，即，即一个比特一个比特地按照时间顺序传输。但是，有时一个比特一个比特地按照时间顺序传输。但是，有时也可以采用多个比特的也可以采用多个比特的方式。方式。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层两个两个PC机经过普通电话机的连线，再经过公用电机经过普通电话机的连线，再经过公用电话网进行通信。话网进行通信。如图如图3-1所示，一个
3、数据通信系统可划分为三大部所示，一个数据通信系统可划分为三大部分，即分，即(或或)、(或或)和和(或或)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层源系统一般包括以下两个部分：源系统一般包括以下两个部分：（1）。（2）。目的系统一般包括以下两个部分：目的系统一般包括以下两个部分：（1）。（2）。计计计计计计算算算算算算机
4、机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层(data)是运送信息的实体，而是运送信息的实体，而(signal)则是则是数据的电气的或电磁的表现。无论数据或信号，都可数据的电气的或电磁的表现。无论数据或信号，都可以是模拟的或数字的。所谓以是模拟的或数字的。所谓“”就是连续变化就是连续变化的，而的，而“”就表示取值是离散的。因此，就表示取值是离散的。因此，(digital data)就是用不连续形式表示的数据。就是用不连续形式表示的数据。将数字数据转换为模拟信号的过程叫作将数字数据转换为模拟信号的过程叫作。
5、计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号。因此我们有以下四种情况：拟信号或数字信号。因此我们有以下四种情况：（1）。（2）。（3）。（4）图图3-2给出了模拟的和数字的数据、信号的示意图。给出了模拟的和数字的数据、信号的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层
6、层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式。式。（1）：又称为：又称为，即只能有一个方向的通，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。就属于这种类型。（2）：又称为：又称为，即通信的双方都，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送可以发送信息，但不能双方
7、同时发送(当然也就不能同时接收当然也就不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层（3）：又称为：又称为，即通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。的双方可以同时发送和接收信息。有时也常用有时也常用“”这个名词表示这个名词表示“双向交替通双向交替通信信”。信道可以分成传送模拟信号的信道可以分成传送模拟信号的和传送数和传送数字信号的字信号的两大类。但应注
8、意，数字信号在经两大类。但应注意，数字信号在经过数模变换后就可以在模拟信道上传送，模拟信号在过数模变换后就可以在模拟信道上传送，模拟信号在经过模数变换后也可在数字信道上传送。经过模数变换后也可在数字信道上传送。信道上传送的信号还有信道上传送的信号还有(baseband)信号和信号和(broadband)信号之分。信号之分。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-3给出了一个数字信号通过实际的信道和质量给出了一个数字信号通过实际的信道和质量很差的信道时的输出波形。很差的
9、信道时的输出波形。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)推导出推导出：理想低通信道的最高码元传输速率理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud (3-1)这里这里W是理想低通信道是理想低通信道的带宽，单位为赫的带宽，单位为赫(Hz)；Baud是是，是，是，1波特为每波特为每秒传送
10、秒传送1个码元。个码元。式式(3-1)就是著名的就是著名的。奈氏准则的另一种。奈氏准则的另一种表达方法是：表达方法是：。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层对于对于(带宽为带宽为W)，奈氏准则就变为：奈氏准则就变为：理想带通信道的最高码元传输速率理想带通信道的最高码元传输速率=W Baud (3-2)即即。强调以下两点：强调以下两点：（1）一个实际的信道所能传输的最高码元速率，）一个实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。要明显地低于奈氏
11、准则给出的这个上限数值。（2）波特是）波特是，它说明每秒传，它说明每秒传多少个码元。码元传输速率也称为多少个码元。码元传输速率也称为、或或。比特是比特是，与码元的传输速率，与码元的传输速率“波特波特”是两个完全不同的概念。是两个完全不同的概念。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层C可表达为可表达为C=W log2(1+S/N)bit/s (3-3)其中：其中：W为信道的带宽为信道的带宽(以以Hz为单位为单位)；S为信道内所传信号的平均功率；为信道内所传信号的平均功率；N为
12、信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。式式(3-3)就是著名的就是著名的。香农公式表明，。香农公式表明，。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高信息的传输速率，就提高信息的传输速率，就。这就需要采用。这就需要采用(又称为又称为多进制多进制)的调制方法。的调制方法。图图3-4说明了奈氏准则和香农公式在数据通信系统说明了奈氏准则和香农公式在数据通信系统中的作用范围。中的作用范围。
13、计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层也称为传输介质或传输媒介，它就是数也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输输媒体可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。在导向传输媒体中，电磁
14、波被导向沿着固体媒媒体。在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体体(铜线或光纤铜线或光纤)传播，而非导向传输媒体就是指自由空传播，而非导向传输媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。图输。图3-5是电信领域使用的电磁波的频谱。是电信领域使用的电磁波的频谱。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章
15、章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法(twist)起来就构成了双绞线。起来就构成了双绞线。从用户电话机到交换机的这段线称为从用户电话机到交换机的这段线称为或或(subscriber loop)。图图3-6是无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的示意图。是无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网
16、网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层同轴电缆由内导体铜质芯线同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞单股实心线或多股绞合线合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单也可以是单股的股的)以及保护塑料外层所组成以及保护塑料外层所组成(图图3-7)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程
17、程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层通常按特性阻抗数值的不同，将同轴电缆分为两通常按特性阻抗数值的不同，将同轴电缆分为两类：类：（1）50 同轴电缆同轴电缆50 同轴电缆又称为同轴电缆又称为。在传输基带数字信号时，可以有多种不同的编码在传输基带数字信号时，可以有多种不同的编码方法。图方法。图3-8画的是未经编码的原基带数字信号和在计画的是未经编码的原基带数字信号和在计算机网络中常用的两种编码方法，即：算机网络中常用的两种编码方法，即：(Manchester)和和。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程
18、程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层（2）75 同轴电缆同轴电缆75 同轴电缆又称为同轴电缆又称为。在计算机通在计算机通信中，信中，“”。的示意图如图的示意图如图3-9(a)所示。所示。(headend)的作用是将各计算机从发送电缆发过来的信的作用是将各计算机从发送电缆发过来的信息转换到接收电缆，使得各计算机能从接收电缆上收息转换到接收电缆，使得各计算机能从接收电缆上收到发送给它们的信息。到发送
19、给它们的信息。图图3-9(b)为为。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有径只有8 100 m。正是这个纤芯用来传导光波。包层。正是这个
20、纤芯用来传导光波。包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的媒体射较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角(如图如图3-10所示所示)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-11画出了光波在纤芯中传播的示意图。画出了光波在
21、纤芯中传播的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在某一个临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为光纤就称为(如图如图3-12(a)所示所示)。若光纤的直径。若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，减小到只有一个光的波长
22、，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这样的光纤就称为样的光纤就称为(图图3-12(b)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-13为四芯光缆剖面的示意图。为四芯光缆剖面的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络
23、络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层光纤不仅具有通信容量非常大的优点，而且还具光纤不仅具有通信容量非常大的优点，而且还具有其他的一些特点：有其他的一些特点：（1）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特）传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。别经济。（2）抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉）抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。冲干
24、扰的环境下尤为重要。（3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。取数据。（4）体积小，重量轻。）体积小，重量轻。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层当采用光纤连网时，常常将一段段点到点的链路当采用光纤连网时，常常将一段段点到点的链路串接起来构成一个环路，通过串接起来构成一个环路，通过T形接头连接到计算机。形接头连接到计算机。T形接头有两种：形接头有两种：和和。无源的。无源的T形接形接头由于完全是无源的，因此非常可靠。头由于完
25、全是无源的，因此非常可靠。有源的有源的T形接头实际上就是一个形接头实际上就是一个(如图如图3-14所示所示)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层其主要特点是：其主要特点是：微波波段频率很高，其频段范围也很宽，微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大；因此其通信信道的容量很大；因为工业干扰和天电
26、干扰的主要因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多，对微波通信的危害比对短波和米波频谱成分比微波频率低得多，对微波通信的危害比对短波和米波通信小得多，因而微波传输质量较高；通信小得多，因而微波传输质量较高；与相同容量和长度的电与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层微波接力通信微波接力通信缺点：缺点：相邻站之间必须直视，不相邻站之间必须直视，不能有障
27、碍物，有时一个天线发射出的信号也会分成几能有障碍物，有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线，因而造成失真；条略有差别的路径到达接收天线，因而造成失真；微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；与电缆与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层
28、层层层卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。与通信距离无关。卫星通信的另一特点就是具有卫星通信的另一特点就是具有。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-15表示了出现一个误码的示意图。表示了出现一个误码的示意图。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机
29、网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层。(modem)就是由就是由(MOdulator)和和(DEModulator)这两个字各取其字头合并而成的。这两个字各取其字头合并而成的。调制器的主要作用就是个调制器的主要作用就是个，解调器的，解调器的作用就是个作用就是个计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层所谓调制就是进行所谓调制就是进行。或者更严格些，是。或者更严格些，是进行进行，将基带数字信号
30、的频谱变换成为适合，将基带数字信号的频谱变换成为适合于在模拟信道中传输的频谱。最基本的二元制调制方于在模拟信道中传输的频谱。最基本的二元制调制方法有以下几种法有以下几种(如图如图3-16所示所示)：（1）(AM（2）(FM)（3）(PM)计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层上述的对数字信号的调频和调相，分别称为上述
31、的对数字信号的调频和调相，分别称为FSK(Frequency Shift Keying)和和PSK(Phase Shift Keying)。而对移相键控还可再分为。而对移相键控还可再分为和和(DPSK)。图图3-17画的是一种画的是一种QAM(Quadrature Amplitude Modulation)的星座图。的星座图。(即在星座图中即在星座图中的点数越多的点数越多)，。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络
32、教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-18(a)表示两个计算机用户表示两个计算机用户A和和B通过通过V.34调制调制解调器解调器(33.6 kbit/s)进行通信。进行通信。由于大部分的由于大部分的ISP都使用租用数字专线接入到电话都使用租用数字专线接入到电话交换机，因此用户与交换机，因此用户与ISP之间的通信信道是图之间的通信信道是图3-18(b)所所示的那样。示的那样。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层
33、层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层数据通信可分为数据通信可分为和和两大类。两大类。就是要求接收端的时钟频率和发送端的就是要求接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相等时钟频率相等(这常称为这常称为)，以，以便使接收端对收到的比特流的采样判决的时间是准确便使接收端对收到的比特流的采样判决的时间是准确的。的。当接收端的判决点移动的时间超过码元宽度的一当接收端的判决点移动的时间超过码元宽度的一半时半时(本来判决点应当处于每一个码元的中间本来判决点应当处于每一个码元的中间)，
34、就要产，就要产生差错生差错(比特重读或漏读比特重读或漏读)，这就是所谓的，这就是所谓的(slip)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层准同步方式是各有关信号使用一些准同步方式是各有关信号使用一些，但这些频率的实际数值，但这些频率的实际数值允许有允许有(在容许范围之内在容许范围之内)。则采用另一种方法。这就是在发送端将则采用另一种方法。这就是在发送端将欲发送的数据以字节欲发送的数据以字节(8个比特个比特)为单位进行逐个字节的为单位进行逐个字节的封装。封装。(每发送每发送1
35、0个比特就个比特就有两个比特的额外开销，因而数据的有效传输速率就有两个比特的额外开销，因而数据的有效传输速率就降低了降低了)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对电话信号进为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率的的2倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来的电话信号。倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出
36、原来的电话信号。标准的电话信号的最高频率为标准的电话信号的最高频率为3.4 kHz，为方便起见，采样频率就，为方便起见，采样频率就定为定为8 kHz，相当于采样周期为，相当于采样周期为125 s。图。图3-19表示了上述的概念。表示了上述的概念。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机
37、机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层 表表3-1给出了欧洲和北美系统的高次给出了欧洲和北美系统的高次群的话路数和数据率。群的话路数和数据率。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层表表 3-1 数字传输系统的高次群的话路数和数据率
38、数字传输系统的高次群的话路数和数据率系系 统统 类类 型型一一 次次 群群二二 次次 群群三三 次次 群群四四 次次 群群五五 次次 群群符号符号E1E2E3E4E5欧洲体制欧洲体制 话路数话路数3012048019207680数据率数据率(Mbit/s)2.0488.44834.368139.264565.148符号符号T1T2T3T4北美体制北美体制 话路数话路数24966724032数据率数据率(Mbit/s)1.5446.31244.736274.176计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物
39、理理理理理理 层层层层层层频分复用和时分复用的特点分别如图频分复用和时分复用的特点分别如图3-21(a)和和(b)所示。所示。(请注意，这里的请注意，这里的“带宽带宽”是频率带宽而不是数是频率带宽而不是数据的发送速率据的发送速率)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层在进行通信时，在进行通信时，(multiplex
40、er)总是和总是和(demultiplexer)成对地使用。成对地使用。当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。当用户在某一段时间暂时道的利用率一般是不高的。当用户在某一段时间暂时无数据传输时无数据传输时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到手的子信道，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路空闲着，而其他用户也无法使
41、用这个暂时空闲的线路资源。图资源。图3-22说明了这一概念。说明了这一概念。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层统计时分复用统计时分复用STDM(Statistic TDM)是一种改进的是一种改进的时分复用，它能明显地提高信道的利用率。时分复用，它能明显地提高信道的利用率。(concentrator)常使用这种统计
42、时分复用。图常使用这种统计时分复用。图3-23是统是统计时分复用的原理图。计时分复用的原理图。统计复用又称为统计复用又称为，而普通的时分复，而普通的时分复用称为用称为。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层图图3-24表示表示8路传输速率均为路传输速率均为2.5 Gbit/s的光载波的光载波(其其波长均为波长均为13
43、10 nm)，经光的调制后，分别将波长变换，经光的调制后，分别将波长变换到到1550 1557 nm，每个光载波相隔，每个光载波相隔1 nm(这里只是为这里只是为了说明问题的方便，实际上光载波的间隔一般是了说明问题的方便，实际上光载波的间隔一般是0.8或或1.6 nm)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层(Cod
44、e Division Multiplexing)是另一种共享信是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是道的方法。实际上，人们更常用的名词是CDMA(Code Division Multiple Access)每一个用户可以在同样的时间使用同样每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于的频带进行通信。由于。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号发送的信号，。在在CDMA中，每一个比特时间再划分为中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔，称为个短的间隔，称为(chip)。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络
45、络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个。以下两个。（1）速率标准不统一）速率标准不统一（2）不是同步传输）不是同步传输为了解决上述问题，美国首先在为了解决上述问题，美国首先在1988年推出了一年推出了一个数字传输标准，叫做个数字传输标准，叫做SONET(Synchronous Optical Network)。表表3-2为为SONET和和SDH的比较。的比较。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程
46、程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层表表 3-2 SONET 的的 OC 级级/STS级与级与 SDH 的的 STM 级的对应关系级的对应关系线路速率线路速率(Mbit/s)SONET符号符号ITU-T符号符号线路速率的常用近似值线路速率的常用近似值51.840*OC-1/STS-1155.520*OC-3/STS-3STM-1155 Mbit/s(按四舍五入则应为按四舍五入则应为 156 Mbit/s)466.560OC-9/STS-9STM-3622.080*OC-12/STS-12STM-4622 Mbit/s933.120OC-18/STS
47、-18STM-61244.160OC-24/STS-24STM-81866.240OC-36/STS-36STM-122488.320*OC-48/STS-48STM-162.5 Gbit/s4876.640OC-96/STS-96STM-329953.280OC-192/STS-192STM-6410 Gbit/s计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层SONET标准定义了四个光接口层。标准定义了四个光接口层。SONET的层次的层次自下而上如图自下而上如图3-25所示。所示
48、。(Photonic Layer)(Section Layer)(Line Layer)(Path Layer)计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层EIA-232-E是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIA制定的著名物制定的著名物理层标准。理层标准。EIA-232是是DTE与与DCE之间的接口标准。之间的接口标准
49、。DTE(Data Terminal Equipment)是是DCE(Data Circuit-terminating Equipment)。DCE的作用就是在的作用就是在DTE和传输线路之间和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。释放数据链路的连接。DTE通过通过DCE与通信传输线路与通信传输线路相连，如图相连，如图3-26所示。所示。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算
50、算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层 图图3-27画的是最常用的画的是最常用的10根引脚的作根引脚的作用，括弧中的数目为引脚的编号。用，括弧中的数目为引脚的编号。计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计计计算算算算算算机机机机机机网网网网网网络络络络络络教教教教教教程程程程程程第第第第第第3 3 3章章章章章章 物物物物物物 理理理理理理 层层层层层层计计计计
