計算機網路 物理層

2022-11-24 20:56:13 字數 4066 閱讀 2107

2.1 物理層基本概念

將物理層的主要任務描述為確定與傳輸**的介面有關的一些特性:

1. 機械特性指明介面所有接線器的形狀和尺寸,引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等等。平時常見的各種規格的接外掛都有嚴格的標準化規定。

2.電器特性指明在介面電纜的各條線上出現的電壓範圍

3.功能特性指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義

4.過程特性指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序

資料在計算機中多采用並行傳輸方式,但資料在通訊線路上的傳輸方式一般都是序列傳輸,即逐個位元按照時間順序傳輸。因此物理層還要完成傳輸方式的轉換。

2.2.1  資料通訊系統的模型

一個資料通訊系統可以劃分為三大部分,即源系統(或傳送端,傳送方)、傳輸系統(或傳輸網路)和目的系統(或接收端,接受方)。如下圖的資料通訊系統模型

源系統一般包括以下兩個部分:

源點:源點裝置產生要傳輸的資料。源點又稱為源站或信源

傳送器:通常源點生成的數字位元流要通過傳送器編碼後才能夠在傳輸系統中進行傳輸

接收器:接受傳輸系統傳過來的訊號,並把它轉換為能夠被目的裝置處理的資訊

終點:終點裝置從接收器獲取傳過來的數字位元流,然後把資訊輸出。重點又稱目的站,或信宿

通訊的目的是傳送訊息,資料是傳送訊息的實體,訊號則是資料的電氣的或電磁的表現

根據訊號中代表訊息的引數的取值方式不同,訊號可分為兩大類:

1.模擬訊號,或連續訊號——代表訊息的引數是連續的

2.數字訊號,或離散訊號——代表訊息的引數的取值是離散的

2.2.2 有關通道的幾個基本概念

通道和電路並不等同。通道一般都是用來表示向著某一方向傳送資訊的**。因此,一條通訊電路往往包含一條傳送通道和一條接受通道。

從通訊的雙方資訊互動的方式來看,可以有以下三種基本方式:

1.單向通訊又稱為單工通訊,即只能有一個方向的通訊而沒有反方向的互動。

2.雙向交替通訊又稱為半雙工通訊,即通訊的雙方都可以傳送資訊,但不能雙方同時傳送(當然也就不能同時接受)。這種通訊方式是一方傳送另一方接受,過一段時間後在反過來

3.雙向同時通訊又稱為全雙工通訊,即通訊的雙方可以同時傳送和接受資訊

單向通訊只需要一條通道,而雙向交替通訊活雙向通訊則需要兩條通道(每個方向各一條),顯然雙向同時通訊的傳輸效率最高

最基本的帶通調製方法有:

1.調幅(am),即載波的振幅隨基帶數字訊號而變化。列如,0或1分別對應於無載波或有載波輸出

2.調頻(fm),即載波的頻率隨基帶數字訊號而變化。例如,0或1分別對用於頻率f1或f2

3.調相(pm),即載波的初始相位隨基帶數字訊號而變化。例如,0或1分別對應於相位0度或180度

為了達到更高的資訊傳輸速率,必須採用技術上更為複雜多元制的振幅相位混合調製方法。例如,正交振幅調製qam

2.2.3  通道的極限容量

數字通訊的優點是:在接收端只要我們能從失真的波形識別出來原來的訊號,那麼這種失真對通訊質量就沒有影響。碼元傳輸的速率越高,或訊號傳輸的距離越遠,或噪聲干擾越大,或傳輸**質量越差,在接受端的波形失真就越嚴重

在概念上限制碼元在通道上的傳輸速率因素有兩個

1.通道能夠通過的頻率範圍

在任何通道中,碼元傳輸的速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾問題,使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能

如果通道的頻帶越寬,也就是能夠通過的訊號高頻分量越多,那麼就可以用更高的速率傳送碼元而不出現碼間串擾

2.訊雜比

此公式為夏農公式,通道的頻寬或通道中的訊雜比越大,資訊的極限傳輸速率就越高

2.4 通道複用技術

2.4.1  分頻多工,分時多工和統計分時多工

最基本的複用就是分頻多工和分時多工。分頻多工最簡單

分頻多工的所有使用者在同樣的時間佔用不同的頻寬資源(這裡的頻寬是頻率頻寬而不是資料的傳送速率)。

分時多工的所有使用者是在不同的時間佔用同樣的頻頻寬度。分時多工更利於數字訊號的傳輸

2.4.2  波長分波多工

波長分波多工就是光的分頻多工

2.4.3   碼分複用

碼分複用(cmd)是另一種共享通道的方法。人們常用的名詞是分碼多重進接

2.5 數字傳輸系統

1. 脈碼調製pcm體制

脈碼調製oc有兩個互不相容的國際標準,即北美的24路pcm(簡稱t1)和歐洲的30路ocm(簡稱e1)。我國採用歐洲的e1標準。e1速率是2.048mb/s,而t1的速率是1,544mb/s

2.同步光纖網sonet和同步數字系列sdh

(1)速率標準不統一

(2)不是同步傳輸

為了節約費用,各國的數字網主要採用的準同步方式 

sonet的層次自下而上為:

光子層: 處理跨越光纜的位元傳送,並負責進行同步傳送訊號sts的電訊號和光載波oc的光訊號之間的轉換。在次層由光電轉換器進行通訊

斷層: 在光纜上傳送sts-n幀,有成幀和差錯檢測功能,上述的兩層必須有,但下面的兩層是供選擇的

線路層:負責路徑層的同步和複用,以及交換的自動保護

路徑層:處理路徑端接裝置pte之間的業務傳輸,這裡pte是具有sonet能力的交換機,路徑層還具有非sonet網路的介面  

2.6 寬頻接入技術

2.6.1 xdsl技術

xdsl技術就是用數字技術對現有的模擬**使用者先進行改造,

dsl就是數字使用者線

adsl是非對稱數字使用者線

hdsl是告訴數字使用者線

sdsl是1對線的數字使用者線

vdsl是甚高速數字使用者線

dsl是使用isdn綜合業務數字網使用者線

第二代adsl改進的地方主要是:

(1)通過提高調製效率得到了更高的資料率

(2)採用了無縫速率自適應技術sra

(3)改善了線路質量評測和故障定位功能,這對提高網路的執行維護水平具有重要意義

2.6.2 光纖同軸混合網(hfc網)

一種叫做光纖同軸混合網

特點如下:

(1)hfc網的主幹線路採用光纖

(2)hfc網採用結點體系結構

(3)hfc網具有比catv網更寬的頻譜且具有雙向傳輸功能

2.6.3 fttx技術

fttx(即光纖到......)也是一種實現寬頻居民接入網的方案,這裡字母x可代表不同的意思