数据通信基础物理层.ppt

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1、第2章 数据通信基础,本章主要内容：2.1 物理层的基本概念2.2 数据通信的基础知识2.3 传输介质及其主要特性2.4 数据编码技术2.5 脉冲编码调制技术(PCM)2.6 调制解调器的基本工作原理2.7 数据通信方式2.8 多路复用技术2.9 差错控制方法2.10 数字传输系统2.11 宽带接入技术,2.1 物理层的基本概念,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：机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性 指明对于不同功

2、能的各种可能事件的出现顺序。,2.2 数据通信的基础知识,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,输入汉字,显示汉字,PC 机,几个术语,数据(data)运送消息的实体。信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)代表消息的参数的取值是连续的。“数字的”(digital)代表消息的参数的取值是离散的。码元(code)在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。,模拟信号与数字信号波形,基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号,基带信号就是将数字信号 1 或

3、0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。,信道带宽,模拟信道的带宽：是信道能通过的最低频率，是信道能通过的最高频率，均是由信道的物理特性决定的。例如：CATV 电缆的带宽为600MHz或1000MHz。,信号,Hz,数字信道的带宽:数字信道的带宽决定了信道中能不失真地传输地脉冲序列地最高速率。码元、码元速率（波特率）、尼奎斯特定理、数据速率、香农定理码元：一个数字脉冲；码元速率：单位时间内通过信道传输的码元个数；B=1/T，T为信号码元宽度，单位：波特（Baud）,数据通信的基础知识,尼奎斯特定理：早在1924年，贝尔实验室

4、的研究员亨利.尼奎斯特（Harry Nyquist)推导出有限带宽无噪声信道的极限波特率为：B=2W(Baud),数据数率R：单位时间内在信道上传送的信息量（比特数）码元携带的信息量 n（比特）与码元的种类N的关系：若码元取两个离散值，则一个码元携带1比特（bit）信息，若取4个离散值则一个码元携带2比特信息。,数据通信的基础知识,数据速率 数据速率和波特率是两个不同的概念，当码元取两个离散值时两者才相等。香农定理有噪声信道的极限数据数率为：,香农定理,W为信道带宽，S为信号的平均功率，N为噪声平均功率，S/N称为信噪比，实际中S与N的比值太大，常取为分贝，因此，数字信道的带宽为信道能够达到最

5、大数据数率，例如：以太网的带宽为10Mb/s或100Mb/s。,有噪声信道的极限数据数率为：,误码率：传输二进制位出现差错的概率Ne为出错的位数，N为传送的总位数,2.3 传输介质及其主要特性,传输介质的主要类型双绞线同轴电缆光纤电缆无线与卫星通信信道,介质（Media or Medium）,网络的介质是一种数据从中传输的材料，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。常用的介质有线介质和无线介质两种：有线介质：电话线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等。无线介质：卫星、微波、IR、RF、激光等。另外，还有大气，携带waves、micorwaves微波和光。介质又称网线、传输线、通信信道等，其传输能

6、力的衡量标准是带宽(Band)。带宽越大传输能力越强。,金属介质,同轴电缆STP&ScTPUTP,线缆规定:10 base T,同轴电缆,速度10-100Mbps费用一般长度500M,同轴电缆,在最初的局域网中，同轴电缆被认为是唯一的传输介质，而忽略了双绞线的日益增长。目前有两种应用广泛的同轴电缆。75欧姆，用于模拟传输，称为宽带电缆(CATV系统)50欧姆，用于传输数字信号，称为基带电缆粗缆：10Mbps，500m，100个站点细缆：10Mbps，185m，30个站点,双绞线的主要特性 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线UTP,双 绞 线,由按照规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成双绞线即可以传输

7、模拟信号也可以传输数字信号带宽依赖于线的粗细和传输距离,用于话音传输1类:只能用于话音的模拟传输2类:可用于数据传输,速率达1Mbps用于计算机局域网的数据传输3类：速率达10Mbps4类：速率达20Mbps5类：速率达100Mbps,UTP接头线序,1-3 2-6以太网数据使用4-5电话线路使用7-8其他用途,UTP接头线序,直连线（标准568B）：两端线序一样，线序是：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。交叉线（568A）：一端为正线的线序，另一端为：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。,UTP的连接,直连线：568A-568A 568B-568B交叉线：568A-568B反转线：

8、线序反转,Question：PC与Router连接使用哪种线缆？,100M规则,设备与设备之间的UTP线缆联接不能超过100M，否则性能下降3+90+7=10054321原则,3+90+7=100,3,90,7,3+90+7=100,54321原则,允许5个网段，每网段最大长度100米在同一信道上允许连接4个中继器或集线器 在其中的三个网段上可以增加节点在另两个网段上，除做中继器链路外不能接任何节点 一个大型的冲突域，最大站点数1024,2.3.3 光纤的主要特性,光导纤维,光导纤维是一种细小柔软并能传导光线的介质光导纤维是通过内部的全反射来传输信号光损耗低、频带宽、传输速度快、抗电磁干扰性强

9、，但价格偏贵,光导纤维,光纤分类单模光纤光在介质内部无反射，沿直线传播，传播距离更远。多模光纤光在介质内部以不同的反射角度传播。,光纤的连接,光纤的连接有两种方式：人工摩接 机器熔接,光纤的测试,使用FLUKE的光纤测试仪光时域反射技术:测试设备从介质的一端发送信号,当信号到达断点处,信号发生反射,测试设备接收反射信号并计算时间,最终向用户反馈断点位置,有线介质的选择,传输介质的选择是设计局部网络的一个重要的组成部分。对于有线介质而言：双绞线是一种价格便宜的介质，与同轴电缆比较，带宽上受到限制，但是在单个建筑物中，其性能价格比是最好的。同轴电缆可以用于具有大量终端的系统，价格虽然贵一些，但是却

10、有较大的容量。光纤的性能最好，但价格偏贵。,2.3.4 无线与卫星通信技术,电磁波谱与移动通信,无线通信,视距传播电离层反射,微波通信,微波信号没有绕射功能，两个微波信号只能在可视情况下才能正常接收；大气对微波信号的吸收与散射影响较大。,卫星通信,2.4 数据编码技术,2.4.1 数据编码类型,2.4.2 模拟数据编码方法,2.4.3 数字数据编码方法,2.5 脉冲编码 调制技术(PCM),*取样：每隔一定时间间隔，取模拟信号的当前作为样本。f为取样频率*量化：将样本量化为离散值*编码：把量化后的样本值变成相应的二进制代码,PCM用于数字语音系统：声音分为128个量化级；每个量化级采用7位二进

11、制编码表示；采样速率为8000样本/秒；数据传输速率应达到7位8000/秒=56Kbps；如果每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示;数据传输速率应达到8位8000/秒=64Kbps。,2.6 调制解调器的基本工作原理,在发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线上传输的模拟信号；在接收端将从电话线路上接收到的模拟信号还原成数字信号。,FSK方式Modem的工作原理,Modem实现全双工通信的工作原理,调制解调器的分类与应用,外置Modem与计算机的连接 调制解调器的分类:外置式Modem内置式Modem机架式Modem思考：Modem和网卡的区别？,2.7 数据通信方式,数据通信方式 串行

12、通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信同步方式 同步通信 异步通信,串行通信与并行通信,单工、半双工与全双工通信,同步通信与异步通信,同步通信,异步通信,2.8 多路复用技术,多路复用的工作原理,2.8.1 多路复用技术的分类,频分多路复用FDM波分多路复用WDM时分多路复用TDM码分复用 CDM,2.8.2 频分多路复用,在一条通信线路设计多路通信信道;每路信道的信号以不同的载波频率进行调制;各个载波频率是不重叠的,一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号。,2.8.3 波分多路复用,光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用WDM;在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信

13、号称为密集波分复用DWDM；目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到20Gbps。,2.8.4 时分多路复用,时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若干个时间片；每个用户分得一个时间片；在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。,时分多路复用的分类,同步时分多路复用 统计时分多路复用,2.8.4 码分多路复用,常用的名词是码分多址 CDMA(Code Division Multiple Access)。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(ch

14、ip)。,码片序列(chip sequence),每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。发送比特 1 时，就发送序列 00011011，发送比特 0 时，就发送序列 11100100。S 站的码片序列：(1 1 1+1+1 1+1+1),CDMA 的重要特点,每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。在实用的系统中是使用伪随机码序列。,码片序列的正交关系,令向量 S 表示站 S 的码片向量，令

15、 T 表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0：,(2-4),码片序列的正交关系举例,令向量 S 为(1 1 1+1+1 1+1+1)，向量 T 为(1 1+1 1+1+1+1 1)。把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-4)式就可看出这两个码片序列是正交的。,任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 1。,正交关系的另一个重要特性,CDMA 的工作原理,S 站的码片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m 个码片,t,S 站发送的信号 Sx,T

16、 站发送的信号 Tx,总的发送信号 Sx+Tx,规格化内积 S Sx,规格化内积 S Tx,数据码元比特,发送端,接收端,2.9 差错控制方法,2.9.1 差错产生的原因与差错类型传输差错是通过通信信道后接收的数据与发送数据不一致的现象;差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错；通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声；由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错；冲击噪声引起的差错是突发差错，或突发错；在通信过程中产生的传输差错，是由随机差错与突发差错共同构成的。,传输差错产生过程,2.9.2 误码率的定义,误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N，其

17、中N为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的码元数；误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数之一；对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制比特，要折合成二进制比特来计算；差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制比特数越大，才会越接近于真正的误码率值。,2.9.3 检错码与纠错码,纠错码：每个传输的分组带上足够的冗余信息；接收端能发现并自动纠正传输差错。检错码:分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息；接收端能够发现出错，但不能确定哪位是错的，并且自己不能

18、纠正传输差错。,2.9.4 检错码,奇偶校验 原理：在7单位的ASCII代码后增加一位，使码字中“1”的个数成奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。海明码对于m位的数据，增加k位冗余位，组成n=m+k位的纠错码。K必须取最小值应满足公式,海明把奇偶校验分配在内1，2，4，8等位置上，其它位置 放置数据。下面举例说明编码的方法：偶校验 校验位 假设传送的信息为：1001011 8 4 2 1 1 0 0 1 0 1 1 3 0 0 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11数 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1据 7 0 1 1 1 1 2 3 4 5

19、6 7 8 9 10 11 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1位 11 1 0 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 0,2.9.6 循环冗余编码工作原理 CRC,在数据链路层传送的帧中，广泛使用了循环冗余检验 CRC 的检错技术。假设待传送的数据 M=1010001101（共k bit）。我们在M的后面再添加供差错检测用的 n bit 冗余码一起发送。用二进制的模 2 运算进行 2n 乘 M 的运算，这相当于在 M 后面添加 n

20、个 0。注意：模 2 运算进行加法时不进位，减法按加法规则计算，例如：1111+1010=0101。得到的(k+n)bit 的数除以事先选定好的长度为(n+1)bit 的数 P，得出商是 Q 而余数是 R，余数 R 比除数 P 至少要少1 个比特。,循环冗余编码工作原理 CRC,发送方,接受方,发出比特串S,发出比特串S,1、发送的数据M2n=（商Q+余数R）约定的除据G2、将M与R拼接起来，构成一个能被G整除的码字S（即S=M*2n+R),1、检查：G能否整除收到的比特串S2、若能整除，则传输没有差错;否则出错。,循环冗余编码工作原理 CRC,CRC检错方法举例,标准CRC生成多项式G（x）

21、,CRC-12 G（x）=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G（x）=x16+x15+x2+1CRC-CCITT G（x）=x16+x12+x5+1CRC-32 G（x）=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1,CRC校验码的检错能力,CRC校验码能检查出全部单个错；CRC校验码能检查出全部离散的二位错；CRC校验码能检查出全部奇数个错；CRC校验码能检查出全部长度小于等于K位的突发错；CRC校验码能以1-（1/2）K-1的概率检查出长度为（K+1）位的突发错；如果K=16，则该CRC校验码能全部检查出小于或等于16

22、位的所有的突发差错，并能以1-（1/2）16-1=99.997的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为0.003%。,2.10 数字传输系统1.脉码调制 PCM 体制,脉码调制 PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。由于历史上的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准，即北美的 24 路 PCM（简称为 T1）和欧洲的 30 路 PCM（简称为 E1）。我国采用的是欧洲的 E1 标准。E1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。,数字传输系统,现在的数字传输系统均采用脉码调制 PCM(Puls

23、e Code Modulation)体制。,时分复用,为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM 信号用时分复用 TDM(Time Division Multiplexing)的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。由于历史原因，PCM有两个不兼容的国际标准，即北美的24路PCM（简称为T1），欧洲的30路PCM（简称为E1）。中国采用欧洲体制，以 E1(2.048Mb/s)为一次群。美国和日本等国采用北美体制，以 T1(1.544Mb/s)为一次群。,E1 的时分复用帧,2.048 Mb/s,传输线路,CH0,CH16,CH17,CH15,CH15,CH16,CH17,CH31,CH31,

24、CH0,CH1,CH1,时分复用帧,CH0,CH1,CH2,CH15,CH16,CH17,CH30,CH31,CH0,8 bit,t,时分复用帧,时分复用帧,T=125 ms,15 个话路,15 个话路,旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个方面：速率标准不统一。如果不对高次群的数字传输速率进行标准化，国际范围的高速数据传输就很难实现。不是同步传输。在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。,2.同步光纤网 SONET 和同步数字系列 SDH,旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个方面：速率标准不统一。如果不对高次群的数字传输速率进行标

25、准化，国际范围的高速数据传输就很难实现。不是同步传输。在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。,同步光纤网 SONET,同步光纤网 SONET(Synchronous Optical Network)的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。第 1 级同步传送信号 STS-1(Synchronous Transport Signal)的传输速率是 51.84 Mb/s。光信号则称为第 1 级光载波 OC-1，OC 表示Optical Carrier。,同步数字系列 SDH,ITU-T 以美国标准 SONET 为基础，制订出国际标准同步数字系列 SDH(Synchrono

26、us Digital Hierarchy)。一般可认为 SDH 与 SONET 是同义词。SDH 的基本速率为 155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块(Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系中的 OC-3 速率。,SONET 的 OC 级/STS 级与 SDH 的 STM 级的对应关系,SONET 的体系结构,光子层,路径层,线路层,段层,线路(line),光子层,路径层,线路层,段层,光子层,线路层,段层,光子层,段层,光子层,线路层,段层,光子层,段层,SDH终端,SDH终端,复用器或分用器,复用器或分用器,转发器,转

27、发器,段,段,段,路径(path),(section),(section),(section),SONET 标准定义了四个光接口层,光子层(Photonic Layer)处理跨越光缆的比特传送。段层(Section Layer)在光缆上传送 STS-N 帧。线路层(Line Layer)负责路径层的同步和复用。路径层(Path Layer)处理路径端接设备 PTE(Path Terminating Element)之间的业务的传输。,2.11 宽带接入技术2.11.1 xDSL技术,xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。虽然标准模拟电话信号的频带被限

28、制在 3003400 kHz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。xDSL 技术就把 04 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。DSL 就是数字用户线(Digital Subscriber Line)的缩写。而 DSL 的前缀 x 则表示在数字用户线上实现的不同宽带方案。,xDSL 的几种类型,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)：非对称数字用户线HDSL(High speed DSL)：高速数字用户线SDSL(Single-line DSL)：1 对线的数字用户线VDSL(Ve

29、ry high speed DSL)：甚高速数字用户线DSL：ISDN 用户线。RADSL(Rate-Adaptive DSL)：速率自适应 DSL，是 ADSL 的一个子集，可自动调节线路速率）。,ADSL 的极限传输距离,ADSL 的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系（用户线越细，信号传输时的衰减就越大），而所能得到的最高数据传输速率与实际的用户线上的信噪比密切相关。例如，0.5 毫米线径的用户线，传输速率为 1.5 2.0 Mb/s 时可传送 5.5 公里，但当传输速率提高到 6.1 Mb/s 时，传输距离就缩短为 3.7 公里。如果把用户线的线径减小到0.4毫米，那么在

30、6.1 Mb/s的传输速率下就只能传送2.7公里,ADSL 的特点,上行和下行带宽做成不对称的。上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。我国目前采用的方案是离散多音调 DMT(Discrete Multi-Tone)调制技术。这里的“多音调”就是“多载波”或“多子信道”的意思。,DMT 技术,DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道。每个子信道占据 4 kHz 带宽（严格讲是 4.

31、3125 kHz），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。,DMT 技术的频谱分布,频谱,频率,上行信道,传统电话,0,4,下行信道,(kHz),40,138,1100,ADSL 的数据率,由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。当 ADSL 启动时，用户线两端的 ADSL 调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户

32、线甚至无法开通 ADSL。通常下行数据率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之间，而上行数据率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之间。,ADSL 的组成,ATU-C,ATU-C,ATU-R,ATU-C,用户线,电话分离器,区域宽带网,至 ISP,居民家庭,基于 ADSL 的接入网,端局或远端站,DSLAM,至本地电话局,PS,PS,数字用户线接入复用器 DSLAM(DSL Access Multiplexer)接入端接单元 ATU(Access Termination Unit)ATU-C（C 代表端局 Central Office）ATU-R（R 代表远端 Remote）电话分

33、离器 PS(POTS Splitter),第二代 ADSL ADSL2（G.992.3 和）ADSL2+（）,通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，ADSL2 要求至少应支持下行 8 Mb/s、上行 800 kb/s的速率。而 ADSL2+则将频谱范围从 1.1 MHz 扩展至2.2 MHz，下行速率可达 16 Mb/s（最大传输速率可达25 Mb/s），而上行速率可达 800 kb/s。采用了无缝速率自适应技术 SRA(Seamless Rate Adaptation)，可在运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。改善了线路质量评测和故障定位功能，这对提高网络的运行维护

34、水平具有非常重要的意义。,2.11.2 光纤同轴混合网HFC(Hybrid Fiber Coax),HFC 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。HFC 网除可传送 CATV 外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。现有的 CATV 网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输。而 HFC 网则需要对 CATV 网进行改造，,HFC 的主要特点,(1)HFC网的主干线路采用光纤HFC 网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术。在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM，这比使用数字光纤更为经济。模

35、拟光纤从头端连接到光纤结点(fiber node)，即光分配结点 ODN(Optical Distribution Node)。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。,(2)HFC 网采用结点体系结构,同轴电缆,头端,模拟光纤,放大器,引入线,分路器,光纤结点,服务区,服务区,服务区,(3)HFC 网具有比 CATV 网更宽的频谱，且具有双向传输功能,下行信道,上行信道,5 40 50 550 750 1000,原有模拟电视,数字信号,频率(MHz),保留,(4)每个家庭要安装一个用户接口盒,用户接口盒 UIB(User Interface Box)要提供三种连接，即：使

36、用同轴电缆连接到机顶盒(set-top box)，然后再连接到用户的电视机。使用双绞线连接到用户的电话机。使用电缆调制解调器连接到用户的计算机。,电缆调制解调器(cable modem),电缆调制解调器是为 HFC 网而使用的调制解调器。电缆调制解调器最大的特点就是传输速率高。其下行速率一般在 310 Mb/s之间，最高可达 30 Mb/s，而上行速率一般为 0.22 Mb/s，最高可达 10 Mb/s。电缆调制解调器比在普通电话线上使用的调制解调器要复杂得多，并且不是成对使用，而是只安装在用户端。,HFC 网的最大优点,具有很宽的频带，并且能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网。要将现有的

37、 450 MHz 单向传输的有线电视网络改造为 750 MHz 双向传输的 HFC 网（还要将所有的用户服务区互连起来而不是一个个 HFC 网的孤岛），也需要相当的资金和时间。在电信政策方面也有一些需要协调解决的问题。,2.11.3 FTTx 技术,FTTx（光纤到）也是一种实现宽带居民接入网的方案。这里字母 x 可代表不同意思。光纤到家 FTTH(Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。光纤到大楼 FTTB(Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。光纤到路边 FTTC(Fi

38、ber To The Curb)：从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。,2.12 小结,数据通信技术是网络技术发展的基础。数据通信是指在不同计算机之间传送表示字符、数字、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程；目前数据通信中应用最广泛的编码标准是ASCII码；信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。按照在传输介质上传输的信号类型，可以分为模拟信号和数字信号两类；传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。网络中常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤电缆、无线与卫星通信信道；在数据通信技术中，利用模拟通信信道通过调制解调器传输模拟数据信号的方法称做频

39、带传输；而利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称做基带传输；,数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps；多路复用技术是解决在单一的物理通信线路上如何建立多条并行通信信道的问题。多路复用可以分为：频分多路复用、波分多路复用与时分多路复用；误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数；循环冗余编码CRC 码是目前应用最广、检错能力很强的一种检错码编码方法。,习题,1、请画出二进制序列“10010011”的曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码（设初始

40、为低电平）2、电视频道带宽为6MHz，如果无热噪声和采用4电平信号传送数据传输，速率可达多少？3、假如有一个发送二进制信号的3KHz的信道，其信噪比为20db，那么其最大传输速率应该在什么范围内？4、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1。试求应添加在数据后面的余数。,4、要发送的数据为1101011011。采用CRC的生成多项式是P(x)=x4+x+1。试求应添加在数据后面的余数。数据在传输过程中最后一个1变成了0，问接收端能否发现？若数据在传输过程中最后两个1都变成了0，问接收端能否发现？答：添加的检验序列为1110（除以10011）数据在传输过

41、程中最后一个1变成了0，除以10011，余数为011，不为0，接收端可以发现差错。数据在传输过程中最后两个1都变成了0，除以10011，余数为101，不为0，接收端可以发现差错。,思考题,1、如何理解数字通信系统模型？2、从信道容量定理可以得出什麽结论？3、列出四种以上常用传输介质。4、画图说明二进制数据10010110的NRZ、Manchester和差分Manchester编码。5、波特率与数据传输速率的关系是什么？对于波特率2400的数据传输系统，调制解调器的多相调制系数为8，那么它的最大数据传输速率是多少？6、试比较频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用的特点。7、列举出三种差错控制方法，及实现原理。,