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1、计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层第第3章章 物物 理理 层层3.1 3.1 物理层的基本概念物理层的基本概念物理层的基本概念物理层的基本概念3.2 3.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识数据通信的基础知识数据通信的基础知识3.3 3.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体3.4 3.4 模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输3.5 3.5 信道复用技术信道复用技术信道复用技术信道复用技术3.6 3.6 同步光纤网同步光纤网同步光纤网同步光纤网SONETSONET和同步数字系列和同步数字
2、系列和同步数字系列和同步数字系列SDHSDH3.7 EIA-232-E3.7 EIA-232-E接口标准接口标准接口标准接口标准退出退出计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.1 物理层的基本概念物理层的基本概念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规程规程规程规程( (procedure)procedure)。可可可可以以以以将将将将物物物物理理理理层层层层的的的的主主主主要要要要任任任任务务务务描描描描述述述述为为为为确确确确定定定定与与与与传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体的接口的一些特性
3、，即：的接口的一些特性，即：的接口的一些特性，即：的接口的一些特性，即：（1 1）机械特性。）机械特性。）机械特性。）机械特性。（2 2）电气特性。）电气特性。）电气特性。）电气特性。（3 3）功能特性。）功能特性。）功能特性。）功能特性。（4 4）规程特性。）规程特性。）规程特性。）规程特性。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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串行传输串行传输串行传输串行传输，即，即，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
4、。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也可以采用多个比特的也可以采用多个比特的并行传输并行传输并行传输并行传输方式。方式。方式。方式。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识3.2.1 数据通信系统的模型数据通信系统的模型两两两两个个个个PCPC机机机机经经经经过过过过普普普普通通通通电电电电话话话话机机机机的的的的连连连连线线线线，再再再再经经经经过过过过公公公公用用用用电电电电话网进行通信。话网进行通信。话网进行通信。话网进行
5、通信。如如如如图图图图3-13-1所所所所示示示示，一一一一个个个个数数数数据据据据通通通通信信信信系系系系统统统统可可可可划划划划分分分分为为为为三三三三大大大大部部部部分分分分，即即即即源源源源系系系系统统统统( (或或或或发发发发送送送送端端端端) )、传传传传输输输输系系系系统统统统( (或或或或传传传传输输输输网网网网络络络络) )和和和和目的系统目的系统目的系统目的系统( (或或或或接收端接收端接收端接收端) )。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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：源
6、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 1）源站源站源站源站。（2 2）发送器发送器发送器发送器。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：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 1）接收器接收器接收器接收器。（2 2）目的站目的站目的站目的站。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层数数数数据据据据( (data)data)是是是是运运运运送送送送信信信信息息息息的的的的实实实实体体体体，而而而而信信信信号号号号( (signal)signal)则则则则是是是是数数数数据据据据的的的的电电电电气气气气的的的的或或
7、或或电电电电磁磁磁磁的的的的表表表表现现现现。无无无无论论论论数数数数据据据据或或或或信信信信号号号号，都都都都可可可可以以以以是是是是模模模模拟拟拟拟的的的的或或或或数数数数字字字字的的的的。所所所所谓谓谓谓“ “模模模模拟拟拟拟的的的的” ”就就就就是是是是连连连连续续续续变变变变化化化化的的的的，而而而而“ “数数数数字字字字的的的的” ”就就就就表表表表示示示示取取取取值值值值是是是是离离离离散散散散的的的的。因因因因此此此此，数字数据数字数据数字数据数字数据( (digital data)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。就是用不连续形
8、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调制调制调制调制。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层一一一一般般般般说说说说来来来来，模模模模拟拟拟拟数数数数据据据据和和和和数数数数字字字字数数数数据据据据都都都都可可可可以以以以转转转转换换换换为为为为模模模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：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 1）模拟数据
9、、模拟信号模拟数据、模拟信号模拟数据、模拟信号模拟数据、模拟信号。（2 2）模拟数据、数字信号模拟数据、数字信号模拟数据、数字信号模拟数据、数字信号。（3 3）数字数据、模拟信号数字数据、模拟信号数字数据、模拟信号数字数据、模拟信号。（4 4）数字数据、数字信号数字数据、数字信号数字数据、数字信号数字数据、数字信号。图图图图3-23-2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。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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物
10、理理 层层3.2.2 有关信道的几个基本概念有关信道的几个基本概念从从从从通通通通信信信信的的的的双双双双方方方方信信信信息息息息交交交交互互互互的的的的方方方方式式式式来来来来看看看看，可可可可以以以以有有有有以以以以下下下下三种基本方式。三种基本方式。三种基本方式。三种基本方式。（1 1）单单单单向向向向通通通通信信信信：又又又又称称称称为为为为单单单单工工工工通通通通信信信信，即即即即只只只只能能能能有有有有一一一一个个个个方方方方向向向向的的的的通通通通信信信信而而而而没没没没有有有有反反反反方方方方向向向向的的的的交交交交互互互互。无无无无线线线线电电电电广广广广播播播播或或或或有有
11、有有线线线线电广播以及电视广播就属于这种类型。电广播以及电视广播就属于这种类型。电广播以及电视广播就属于这种类型。电广播以及电视广播就属于这种类型。（2 2）双双双双向向向向交交交交替替替替通通通通信信信信：又又又又称称称称为为为为半半半半双双双双工工工工通通通通信信信信，即即即即通通通通信信信信的的的的双双双双方方方方都都都都可可可可以以以以发发发发送送送送信信信信息息息息，但但但但不不不不能能能能双双双双方方方方同同同同时时时时发发发发送送送送( (当当当当然然然然也也也也就就就就不不不不能能能能同同同同时时时时接接接接收收收收) )。这这这这种种种种通通通通信信信信方方方方式式式式是是是
12、是一一一一方方方方发发发发送送送送另另另另一一一一方方方方接接接接收，过一段时间后再反过来。收，过一段时间后再反过来。收，过一段时间后再反过来。收，过一段时间后再反过来。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层（3 3）双向同时通信双向同时通信双向同时通信双向同时通信：又称为：又称为：又称为：又称为全双工通信全双工通信全双工通信全双工通信，即通信，即通信，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。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有时也常用有时也常用“ “单工单工单工单工” ”这个名词表示这个名词表示
13、这个名词表示这个名词表示“ “双向交替通双向交替通双向交替通双向交替通信信信信” ”。信信信信道道道道可可可可以以以以分分分分成成成成传传传传送送送送模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号的的的的模模模模拟拟拟拟信信信信道道道道和和和和传传传传送送送送数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的数数数数字字字字信信信信道道道道两两两两大大大大类类类类。但但但但应应应应注注注注意意意意，数数数数字字字字信信信信号号号号在在在在经经经经过过过过数数数数模模模模变变变变换换换换后后后后就就就就可可可可以以以以在在在在模模模模拟拟拟拟信信信信道道道道上上上上传传传传送送送送，模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号在在
14、在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。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。信信信信道道道道上上上上传传传传送送送送的的的的信信信信号号号号还还还还有有有有基基基基带带带带( (baseband)baseband)信信信信号号号号和和和和宽宽宽宽带带带带( (broadband)broadband)信号之分。信号之分。信号之分。信号之分。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.2.3 信道上的最高码元传输速率信道上的最高码元传输速率图图图图3-33-3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
15、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。很差的信道时的输出波形。很差的信道时的输出波形。很差的信道时的输出波形。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层奈奈奈奈奎奎奎奎斯斯斯斯特特特特( (Nyquist)Nyquist)推推推推导导导导出出出出在在在在理理理理想想想想低低低低通通通通信信信信道道道道下下下下的的的的最最最最高码元传输速率的公式高码元传输速率的公式高码元传输速率的公式高码元传输速率的公式：理想低通信道的最高码元传输速率理想低
16、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理想低通信道的最高码元传输速率 = 2 = 2W Baud (3-1) Baud (3-1)这里这里这里这里W是理想低通信道是理想低通信道是理想低通信道是理想低通信道的带宽，单位为赫的带宽，单位为赫的带宽，单位为赫的带宽，单位为赫( (Hz)Hz)；BaudBaud是是是是波波波波特特特特，是是是是码码码码元元元元传传传传输输输输速速速速率率率率的的的的单单单单位位位位，1 1波波波波特特特特为为为为每每每每秒传送秒传送秒传送秒传送1 1个码元。个码元。个码元。个码元。式式式式(3-1)(3-1)就就就就是是是是著著著著名名名名的的的的奈奈
17、奈奈氏氏氏氏准准准准则则则则。奈奈奈奈氏氏氏氏准准准准则则则则的的的的另另另另一一一一种种种种表表表表达达达达方方方方法法法法是是是是：每每每每赫赫赫赫带带带带宽宽宽宽的的的的理理理理想想想想低低低低通通通通信信信信道道道道的的的的最最最最高高高高码码码码元元元元传传传传输速率是每秒输速率是每秒输速率是每秒输速率是每秒2 2 2 2个码元个码元个码元个码元。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层对对对对于于于于具具具具有有有有理理理理想想想想带带带带通通通通矩矩矩矩形形形形特特特特性性性性的的的的信信信信道道道道( (带带带带宽宽宽宽为为为为W) )，奈氏准则就变为：奈氏准则
18、就变为：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 Baud (3-2) (3-2)即即即即每每每每赫赫赫赫带带带带宽宽宽宽的的的的带带带带通通通通信信信信道道道道的的的的最最最最高高高高码码码码元元元元传传传传输输输输速速速速率率率率为为为为每每每每秒秒秒秒1 1 1 1个码元个码元个码元个码元。强调以下两点：强调以下两点：强调以下两点：强调以下两点：（1 1）一一一一个个个个实实实实际际际际的的的的信信信信道道道道所所所所能能能能传传传传输输输输的的的的最最最
19、最高高高高码码码码元元元元速速速速率率率率，要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。（2 2）波波波波特特特特是是是是码码码码元元元元传传传传输输输输的的的的速速速速率率率率单单单单位位位位，它它它它说说说说明明明明每每每每秒秒秒秒传传传传多多多多少少少少个个个个码码码码元元元元。码码码码元元元元传传传传输输输输速速速速率率率率也也也也称称称称为为为为调调调调制制制制速速速速率率率率、波波波波形形形形速速速速率率率率或或或或符号速率符号速率符号速率符号速率。比比比比特特特特是
20、是是是信信信信息息息息量量量量的的的的单单单单位位位位，与与与与码码码码元元元元的的的的传传传传输输输输速速速速率率率率“ “波波波波特特特特” ”是两个完全不同的概念。是两个完全不同的概念。是两个完全不同的概念。是两个完全不同的概念。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.2.4 信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率信道的极限信息传输速率C可表达为可表达为可表达为可表达为C = = W log log2(1+(1+S/ /N) bit/s) bit/s (3-3) (3-3)其中：其中：其中：其中：
21、W为信道的带宽为信道的带宽为信道的带宽为信道的带宽( (以以以以HzHz为单位为单位为单位为单位) )；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；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为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。为信道内部的高斯噪声功率。式式式式(3-3)(3-3)就就就就是是是是著著著著名名名名的的的的香香香香农农农农公公公公式式式式。香香香香农农农农公公公公式式式式表表表表明明明明，信信信信道道道道的的的的带带带带宽宽宽宽或或或或信信信信道道道道中中中中的的的的信信信信噪噪噪噪比比比比越越越越大大大大，则
22、则则则信信信信息息息息的的的的极极极极限限限限传传传传输输输输速率就越高速率就越高速率就越高速率就越高。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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，就提高信息的传输速率，就提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码元能携必须设法使每一个码元能携必须设法使每一个码元能携必须设法使每一个码元能携带更多个比特的信息量带更多个比特的信息量带更多个比特的信息量带更多个比特的信息量。这就需
23、要采用。这就需要采用。这就需要采用。这就需要采用多元制多元制多元制多元制( (又称为又称为又称为又称为多进制多进制多进制多进制) )的调制方法。的调制方法。的调制方法。的调制方法。图图图图3-43-4说说说说明明明明了了了了奈奈奈奈氏氏氏氏准准准准则则则则和和和和香香香香农农农农公公公公式式式式在在在在数数数数据据据据通通通通信信信信系系系系统统统统中的作用范围。中的作用范围。中的作用范围。中的作用范围。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.3 物理层下面的传输媒体物理层下面的传输媒体传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体
24、也也也也称称称称为为为为传传传传输输输输介介介介质质质质或或或或传传传传输输输输媒媒媒媒介介介介，它它它它就就就就是是是是数数数数据据据据传传传传输输输输系系系系统统统统中中中中在在在在发发发发送送送送器器器器和和和和接接接接收收收收器器器器之之之之间间间间的的的的物物物物理理理理通通通通路路路路。传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体可可可可分分分分为为为为两两两两大大大大类类类类，即即即即导导导导向向向向传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体和和和和非非非非导导导导向向向向传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体。在在在在导导导导向向向向传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体中中中中，电电电电磁磁磁磁波波波波被被被
25、被导导导导向向向向沿沿沿沿着着着着固固固固体体体体媒媒媒媒体体体体( (铜铜铜铜线线线线或或或或光光光光纤纤纤纤) )传传传传播播播播，而而而而非非非非导导导导向向向向传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体就就就就是是是是指指指指自自自自由由由由空空空空间间间间，在在在在非非非非导导导导向向向向传传传传输输输输媒媒媒媒体体体体中中中中电电电电磁磁磁磁波波波波的的的的传传传传输输输输常常常常称称称称为为为为无无无无线线线线传输。图传输。图传输。图传输。图3-53-5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。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。计计算算机机网网络
26、络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.3.1 导向传输媒体导向传输媒体1 1 1 1双绞线双绞线双绞线双绞线把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法规则的方法规则的方法规则的方法绞合绞合绞合绞合( (twist)twist)起来就构成了双绞线。起来就构成了双绞线。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从用户电话机到交换机的这段线称为从
27、用户电话机到交换机的这段线称为用户线用户线用户线用户线或或或或用用用用户环路户环路户环路户环路( (subscriber loop)subscriber loop)。图图图图3-63-6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。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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层2 2 2 2同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆由由由由内内内内导导导导体体体体铜铜铜铜质质质质芯芯芯芯线线线线( (单单单单股
28、股股股实实实实心心心心线线线线或或或或多多多多股股股股绞绞绞绞合合合合线线线线) )、绝绝绝绝缘缘缘缘层层层层、网网网网状状状状编编编编织织织织的的的的外外外外导导导导体体体体屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽层层层层( (也也也也可可可可以以以以是是是是单股的单股的单股的单股的) )以及保护塑料外层所组成以及保护塑料外层所组成以及保护塑料外层所组成以及保护塑料外层所组成( (图图图图3-7)3-7)。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层通通通通常常常常按按按按特特特特性性性性阻阻阻阻抗抗抗抗数数数数值值值值的的的的不不不不同同同同，将
29、将将将同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆分分分分为为为为两两两两类：类：类：类：（1 1）50 50 同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆50 50 同轴电缆又称为同轴电缆又称为同轴电缆又称为同轴电缆又称为基带同轴电缆基带同轴电缆基带同轴电缆基带同轴电缆。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。图方法。图方法。图3-83-8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
30、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：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：曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特曼彻斯特( (Manchester)Manchester)编码编码编码编码和和和和差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层（2 2）75 75 同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆75 75 同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆又又又又称称称称为为为为宽宽宽宽带带带带同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆。
31、在在在在计计计计算算算算机机机机通通通通信信信信中中中中，“ “宽宽宽宽带带带带系系系系统统统统” ”是是是是指指指指采采采采用用用用了了了了频频频频分分分分复复复复用用用用和和和和模模模模拟拟拟拟传传传传输输输输技术的同轴电缆网络技术的同轴电缆网络技术的同轴电缆网络技术的同轴电缆网络。双双双双 电电电电 缆缆缆缆 系系系系 统统统统 的的的的 示示示示 意意意意 图图图图 如如如如 图图图图 3-9(3-9(a)a)所所所所 示示示示 。 头头头头 端端端端( (headend)headend)的的的的作作作作用用用用是是是是将将将将各各各各计计计计算算算算机机机机从从从从发发发发送送送送电
32、电电电缆缆缆缆发发发发过过过过来来来来的的的的信信信信息息息息转转转转换换换换到到到到接接接接收收收收电电电电缆缆缆缆，使使使使得得得得各各各各计计计计算算算算机机机机能能能能从从从从接接接接收收收收电电电电缆缆缆缆上上上上收收收收到发送给它们的信息。到发送给它们的信息。到发送给它们的信息。到发送给它们的信息。图图图图3-9(3-9(b)b)为为为为单电缆系统单电缆系统单电缆系统单电缆系统。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3 3 3 3光缆光缆光缆光缆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
33、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，其直径只有径只有径只有径只有8 100 8 100 mm。正是这个纤芯用来传导光波。包层正是这个纤芯用来传导光波。包层正是这个纤芯用来传导光波。包层正是这个纤芯用来传导光波。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较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的媒体射
34、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( (如图如图如图如图3-3-1010所示所示所示所示) )。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层图图3-11画出了光波在纤芯中传播的示意图。画出了光波在纤芯中传播的示意图。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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只要
35、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光纤就称为光纤就称为多模光纤多模光纤多模光纤多模光纤( (如图如图如图如图3-12(3-12(a)a)所示所示所示所示) )。若光纤
36、的直。若光纤的直。若光纤的直。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径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那径减小到只有一个光的波长，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。样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。这样的光纤就称为这样的光纤就称为这样的光纤就称为这样的光纤就称为单模光纤单模光纤单模光纤单模光纤( (图图图图3-12(3-12(b)b)。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物
37、 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层光光光光纤纤纤纤不不不不仅仅仅仅具具具具有有有有通通通通信信信信容容容容量量量量非非非非常常常常大大大大的的的的优优优优点点点点，而而而而且且且且还还还还具具具具有其他的一些特点：有其他的一些特点：有其他的一些特点：有其他的一些特点：（1 1）传传传传输输输输损损损损耗耗耗耗小小小小，中中中中继继继继距距距距离离离离长长长长，对对对对远远远远距距距距离离离离
38、传传传传输输输输特特特特别经济。别经济。别经济。别经济。（2 2）抗抗抗抗雷雷雷雷电电电电和和和和电电电电磁磁磁磁干干干干扰扰扰扰性性性性能能能能好好好好。这这这这在在在在有有有有大大大大电电电电流流流流脉脉脉脉冲干扰的环境下尤为重要。冲干扰的环境下尤为重要。冲干扰的环境下尤为重要。冲干扰的环境下尤为重要。（3 3）无无无无串串串串音音音音干干干干扰扰扰扰，保保保保密密密密性性性性好好好好，也也也也不不不不易易易易被被被被窃窃窃窃听听听听或或或或截截截截取数据。取数据。取数据。取数据。（4 4）体积小，重量轻。）体积小，重量轻。）体积小，重量轻。）体积小，重量轻。计计算算机机网网络络教教程程第
39、第3章章 物物 理理 层层当当当当采采采采用用用用光光光光纤纤纤纤连连连连网网网网时时时时，常常常常常常常常将将将将一一一一段段段段段段段段点点点点到到到到点点点点的的的的链链链链路路路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 T形接头连接到计算机。形接头连接到计算机。形接头连接到计算机。形接头连接到计算机。T T形形形形接接接接头头头头有有有有两两两两种种种种：无无无无源源源源的的的的和和和和有有有有源源源源的的的的。无无无无源源源源的的的的T T形形形形接接接接头由于完全是无源的，因此非常可靠。头由于完全是无源的，因此非常
40、可靠。头由于完全是无源的，因此非常可靠。头由于完全是无源的，因此非常可靠。有有有有源源源源的的的的T T形形形形接接接接头头头头实实实实际际际际上上上上就就就就是是是是一一一一个个个个有有有有源源源源转转转转发发发发器器器器( (如如如如图图图图3-143-14所示所示所示所示) )。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.3.2 非导向传输媒体非导向传输媒体1 1 1 1无线传输无线传输无线传输无线传输2 2 2 2地面微波接力通信地面微波接力通信地面微波接力通信地面微波接力通信其其其其主主主主要要要要特特特特点点点
41、点是是是是：微微微微波波波波波波波波段段段段频频频频率率率率很很很很高高高高，其其其其频频频频段段段段范范范范围围围围也也也也很很很很宽宽宽宽，因因因因此此此此其其其其通通通通信信信信信信信信道道道道的的的的容容容容量量量量很很很很大大大大；因因因因为为为为工工工工业业业业干干干干扰扰扰扰和和和和天天天天电电电电干干干干扰扰扰扰的的的的主主主主要要要要频频频频谱谱谱谱成成成成分分分分比比比比微微微微波波波波频频频频率率率率低低低低得得得得多多多多，对对对对微微微微波波波波通通通通信信信信的的的的危危危危害害害害比比比比对对对对短短短短波波波波和和和和米米米米波波波波通通通通信信信信小小小小得得
42、得得多多多多，因因因因而而而而微微微微波波波波传传传传输输输输质质质质量量量量较较较较高高高高；与与与与相相相相同同同同容容容容量量量量和和和和长长长长度度度度的的的的电电电电缆缆缆缆载载载载波波波波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层微波接力通信微波接力通信缺点：缺点：缺点：缺点：相邻站之间必须直视，不相邻站之间必须直视，不相邻站之间必须直视，不相邻站之间必须直视，不能有障碍物，有时一个天线发射出的信号也会
43、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能有障碍物，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；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；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；通信系统比较，微
44、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。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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3 3 3 3卫星通信卫星通信卫星通信卫星通信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。与通信距离无关。与通信距离无关。
45、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较大的传播时延较大的传播时延较大的传播时延较大的传播时延。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.4 模拟传输与数字传输模拟传输与数字传输3.4.1 模拟传输系统模拟传输系统3.4.2 调制解调器调制解调器1 1 1 1调制解调器的作用调制解调器的作用调制解调器的作用调制解调器的作用图图图图3-153-15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。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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层
46、计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层若所传送的码元速率越高，信号的失真就越严重若所传送的码元速率越高，信号的失真就越严重若所传送的码元速率越高，信号的失真就越严重若所传送的码元速率越高，信号的失真就越严重。调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器( (modem)modem)就是由就是由就是由就是由调制器调制器调制器调制器( (MOdulator)MOdulator)和和和和解调器解调器解调器解调器( (DEModulator)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。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
47、器的主要作用就是个调制器的主要作用就是个调制器的主要作用就是个调制器的主要作用就是个波形变换器波形变换器波形变换器波形变换器，解调器的，解调器的，解调器的，解调器的作用就是个作用就是个作用就是个作用就是个波形识别器波形识别器波形识别器波形识别器。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层2 2 2 2几种最基本的调制方法几种最基本的调制方法几种最基本的调制方法几种最基本的调制方法所所所所谓谓谓谓调调调调制制制制就就就就是是是是进进进进行行行行波波波波形形形形变变变变换换换换。或或或或者者者者更更更更严严严严格格格格些些些些，是是是是进进进进行行行行频频频频谱谱谱谱变变变变换换换换
48、，将将将将基基基基带带带带数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的频频频频谱谱谱谱变变变变换换换换成成成成为为为为适适适适合合合合于于于于在在在在模模模模拟拟拟拟信信信信道道道道中中中中传传传传输输输输的的的的频频频频谱谱谱谱。最最最最基基基基本本本本的的的的二二二二元元元元制制制制调调调调制制制制方方方方法有以下几种法有以下几种法有以下几种法有以下几种( (如图如图如图如图3-163-16所示所示所示所示) )：（1 1）调幅调幅调幅调幅( (AMAM（2 2）调频调频调频调频( (FM)FM)（3 3）调相调相调相调相( (PM)PM)计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层
49、层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层上述的对数字信号的调频和调相，分别称为上述的对数字信号的调频和调相，分别称为上述的对数字信号的调频和调相，分别称为上述的对数字信号的调频和调相，分别称为移频移频移频移频键控键控键控键控FSK (Frequency Shift Keying)FSK (Frequency Shift Keying)和和和和移相键控移相键控移相键控移相键控PSK PSK (Phase Shift Keying)(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而对移相键控还可再分为而对移相键控还可再分为绝对移绝对移绝对移绝
50、对移相键控相键控相键控相键控和和和和相对移相键控相对移相键控相对移相键控相对移相键控( (DPSK)DPSK)。图图图图3-173-17画的是一种画的是一种画的是一种画的是一种正交调制正交调制正交调制正交调制QAM (Quadrature QAM (Quadrature Amplitude Modulation)Amplitude Modulation)的星座图。的星座图。的星座图。的星座图。若每一个码元可表示的比特数越多若每一个码元可表示的比特数越多若每一个码元可表示的比特数越多若每一个码元可表示的比特数越多( (即在星座图中即在星座图中即在星座图中即在星座图中的点数越多的点数越多的点数越多
51、的点数越多) )，则在接收端进行解调时要正确识别每一则在接收端进行解调时要正确识别每一则在接收端进行解调时要正确识别每一则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难种状态就越困难种状态就越困难种状态就越困难。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3 3 3 3关于调制解调器的速率关于调制解调器的速率关于调制解调器的速率关于调制解调器的速率图图图图3-18(3-18(a)a)表示两个计算机用户表示两个计算机用户表示两个计算机用户表示两个计算机用户A A和和和和B B通过通过通过通过V.34V.34调制调制调制调制解调器
52、解调器解调器解调器(33.6 (33.6 kbit/s)kbit/s)进行通信。进行通信。进行通信。进行通信。由于大部分的由于大部分的由于大部分的由于大部分的ISPISP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，因此用户与交换机，因此用户与交换机，因此用户与ISPISP之间的通信信道是图之间的通信信道是图之间的通信信道是图之间的通信信道是图3-18(3-18(b)b)所所所所示的那样。示的那样。示的那样。示的那样。经数模转换后到用户环路，只有在模拟信号到达经数模转换后到用户环路，只有在模拟信号到达经
53、数模转换后到用户环路，只有在模拟信号到达经数模转换后到用户环路，只有在模拟信号到达用户的调制解调器后才进行数模转换，这时才产生量用户的调制解调器后才进行数模转换，这时才产生量用户的调制解调器后才进行数模转换，这时才产生量用户的调制解调器后才进行数模转换，这时才产生量化噪声化噪声化噪声化噪声。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层4 4 4 4调制解调器使用异步通信方式调制解调器使用异步通信方式调制解调器使用异步通信方式调制解调器使用异步通信方式数据通信可分为数据通信可分为数据通信可分为数据通信可分为同步通信同步通信同步通
54、信同步通信和和和和异步通信异步通信异步通信异步通信两大类。两大类。两大类。两大类。同同同同步步步步通通通通信信信信就就就就是是是是要要要要求求求求接接接接收收收收端端端端的的的的时时时时钟钟钟钟频频频频率率率率和和和和发发发发送送送送端端端端的的的的时时时时钟钟钟钟频频频频率率率率相相相相等等等等( (这这这这常常常常称称称称为为为为收收收收发发发发双双双双方方方方的的的的时时时时钟钟钟钟是是是是同同同同步步步步的的的的) )，以以以以便便便便使使使使接接接接收收收收端端端端对对对对收收收收到到到到的的的的比比比比特特特特流流流流的的的的采采采采样样样样判判判判决决决决的的的的时时时时间间间间
55、是是是是准准准准确的。确的。确的。确的。当当当当接接接接收收收收端端端端的的的的判判判判决决决决点点点点移移移移动动动动的的的的时时时时间间间间超超超超过过过过码码码码元元元元宽宽宽宽度度度度的的的的一一一一半半半半时时时时( (本本本本来来来来判判判判决决决决点点点点应应应应当当当当处处处处于于于于每每每每一一一一个个个个码码码码元元元元的的的的中中中中间间间间) )，就就就就要要要要产产产产生生生生差差差差错错错错( (比比比比特特特特重重重重读读读读或或或或漏漏漏漏读读读读) )，这这这这就就就就是是是是所所所所谓谓谓谓的的的的滑滑滑滑动动动动( (slip)slip)。计计算算机机网网
56、络络教教程程第第3章章 物物 理理 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独立的、具有独立的、具有独立的、具有独立的、具有相同的频率标称值的时钟源相同的频率标称值的时钟源相同的频率标称值的时钟源相同的频率标称值的时钟源，但这些频率的实际数值，但这些频率的实际数值，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允许有允许有微小的误差微小的误差微小的误差微小的误差( (在容许范围之内在容许范围之内在容许范围之内在容许范围之内) )。异步通信异步通信异步通信异步通信则采用另一种方法。这就是在发送端将则采用另
57、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欲发送的数据以字节欲发送的数据以字节(8(8个比特个比特个比特个比特) )为单位进行逐个字节的为单位进行逐个字节的为单位进行逐个字节的为单位进行逐个字节的封装。封装。封装。封装。异步通信是通过增加通信开销异步通信是通过增加通信开销异步通信是通过增加通信开销异步通信是通过增加通信开销( (每发送每发送每发送每发送1010个比特就个比特就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有两个比特的额外开销，因而
58、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降低了降低了) )使接收端能够使用廉价的、具有一般精度的时使接收端能够使用廉价的、具有一般精度的时使接收端能够使用廉价的、具有一般精度的时使接收端能够使用廉价的、具有一般精度的时钟来进行数据通信钟来进行数据通信钟来进行数据通信钟来进行数据通信。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.4.3 数字传输系统数字传输系统为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对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。
59、根据采样定理，只要采样频率不电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率的低于电话信号最高频率的低于电话信号最高频率的低于电话信号最高频率的2 2倍，就可以从采样脉冲信号倍，就可以从采样脉冲信号倍，就可以从采样脉冲信号倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的最高频率为最高频率为最高频率为最高频率为3.4 3.4 kH
60、zkHz，为方便起见，采样频率就定为为方便起见，采样频率就定为为方便起见，采样频率就定为为方便起见，采样频率就定为8 8 kHzkHz，相当于采样周期为相当于采样周期为相当于采样周期为相当于采样周期为125 125 s s。图图图图3-193-19表示了上述的表示了上述的表示了上述的表示了上述的概念。概念。概念。概念。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层图图图图3-203-20在在在在2.048 2.048 Mbit/sMbit/s的的的的传传传传输输输输线线线线路路路路两两两两端端端端同同同同步步步步旋旋旋旋转转转转
61、的的的的开开开开关关关关( (这这这这只只只只是是是是为为为为阐阐阐阐述述述述原原原原理理理理用用用用的的的的示示示示意意意意图图图图) )，表表表表示示示示3232个个个个时时时时隙隙隙隙中中中中的的的的比比比比特特特特的的的的发发发发送送送送和和和和接接接接收收收收必必必必须须须须和和和和时时时时隙隙隙隙的的的的编编编编号号号号相相相相对对对对应应应应，不不不不能弄乱。能弄乱。能弄乱。能弄乱。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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
62、话路数和数据率。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.5 信道复用技术信道复用技术3.5.1 频频分分复复用用、时时分分复复用用和和统统计计时时分复用分复用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(3-21(a)a)和和和和( (b)b)所示。所示。所示。所示。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带频分复用的所有用户在同样的时间占用不同
63、的带宽资源宽资源宽资源宽资源( (请注意，这里的请注意，这里的请注意，这里的请注意，这里的“ “带宽带宽带宽带宽” ”是频率带宽而不是数是频率带宽而不是数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据的发送速率据的发送速率) )。时分复用的所有用户是在不同的时间时分复用的所有用户是在不同的时间时分复用的所有用户是在不同的时间时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度占用同样的频带宽度占用同样的频带宽度占用同样的频带宽度。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层在进行通信时，在进行通信时，在进行通信时
64、，在进行通信时，复用器复用器复用器复用器( (multiplexer)multiplexer)总是和总是和总是和总是和分用分用分用分用器器器器( (demultiplexer)demultiplexer)成对地使用。成对地使用。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
65、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，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
66、暂时空闲的线路空闲着，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用这个暂时空闲的线路空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。图资源。图资源。图资源。图3-223-22说明了这一概念。说明了这一概念。说明了这一概念。说明了这一概念。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层统计时分复用统计时分复用统计时分复用统计时分复用STDM (Statistic TDM)STDM (Statistic TDM)是一种改进的是一种改进的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，
67、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。时分复用，它能明显地提高信道的利用率。集中器集中器集中器集中器( (concentrator)concentrator)常使用这种统计时分复用。图常使用这种统计时分复用。图常使用这种统计时分复用。图常使用这种统计时分复用。图3-233-23是是是是统计时分复用的原理图。统计时分复用的原理图。统计时分复用的原理图。统计时分复用的原理图。统计复用又称为统计复用又称为统计复用又称为统计复用又称为异步时分复用异步时分复用异步时分复用异步时分复用，而普通的时分复，而普通的时分复，而普通的时分复，而普通的时分复用称为用称为用称为用称为同步时
68、分复用同步时分复用同步时分复用同步时分复用。从平均的角度来看，这两者是从平均的角度来看，这两者是从平均的角度来看，这两者是从平均的角度来看，这两者是平衡的平衡的平衡的平衡的。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.5.2 波分复用波分复用图图图图3-243-24表表表表示示示示8 8路路路路传传传传输输输输速速速速率率率率均均均均为为为为2.5 2.5 Gbit/sGbit/s的的的的光光光光载载载载波波波波( (其其其其波波波波长长长长均均均均为为为为1310 1310 nm)nm)，经经经经光光光光的的的的调调调调
69、制制制制后后后后，分分分分别别别别将将将将波波波波长长长长变变变变换换换换到到到到1550 1550 1557 1557 nmnm，每每每每个个个个光光光光载载载载波波波波相相相相隔隔隔隔1 1 nm nm ( (这这这这里里里里只只只只是是是是为为为为了了了了说说说说明明明明问问问问题题题题的的的的方方方方便便便便，实实实实际际际际上上上上光光光光载载载载波波波波的的的的间间间间隔隔隔隔一一一一般般般般是是是是0.80.8或或或或1.6 1.6 nm)nm)。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.5.3 码分复用码
70、分复用码分复用码分复用码分复用码分复用CDMCDM (Code Division Multiplexing) (Code Division Multiplexing)是另是另是另是另一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词是码分多址码分多址码分多址码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)CDMA (Code Division Multiple Access)每一每一每一每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通
71、信。个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于由于由于由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰造成干扰造成干扰造成干扰。码分复用最初是用于军事通信，因为这种。码分复用最初是用于军事通信，因为这种。码分复用最初是用于军事通信，因为这种。码分复用最初是用于军事通信，因为这种系统发送的信号系统发送的信号系统发送的信号系统发送的信号有很强的抗干扰能力有很强的抗干扰能
72、力有很强的抗干扰能力有很强的抗干扰能力，其频谱类似于其频谱类似于其频谱类似于其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现白噪声，不易被敌人发现白噪声，不易被敌人发现白噪声，不易被敌人发现。在在在在CDMACDMA中，每一个比特时间再划分为中，每一个比特时间再划分为中，每一个比特时间再划分为中，每一个比特时间再划分为m个短的间个短的间个短的间个短的间隔，称为隔，称为隔，称为隔，称为码片码片码片码片( (chip)chip)。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.6 同步光纤网同步光纤网SONET和同和同步数字系列步数字系列SDH数数数数字字字字传传传传输输输输系系系系统统统统存存存存
73、在在在在着着着着许许许许多多多多缺缺缺缺点点点点。其其其其中中中中最最最最主主主主要要要要的的的的是是是是以下两个。以下两个。以下两个。以下两个。（1 1）速率标准不统一）速率标准不统一）速率标准不统一）速率标准不统一（2 2）不是同步传输）不是同步传输）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19881988年推出了一年推出了一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，叫做个数字传输标准，叫做个数字传输标准，叫做同步光纤网同步光纤网同步光纤网同步光纤网SONET SONET (Sy
74、nchronous Optical Network)(Synchronous Optical Network)。表表表表3-23-2为为为为SONETSONET和和和和SDHSDH的比较。的比较。的比较。的比较。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层SONETSONET标标标标准准准准定定定定义义义义了了了了四四四四个个个个光光光光接接接接口口口口层层层层。SONETSONET的的的的层层层层次次次次自下而上如图自下而上如图自下而上如图自下而上如图3-253-25所示。所示。所示。所示。 光子层光子层光子层光子层( (P
75、hotonic Layer)Photonic Layer) 数字段层数字段层数字段层数字段层( (Section Layer)Section Layer) 线路层线路层线路层线路层( (Line Layer)Line Layer) 路径层路径层路径层路径层( (Path Layer)Path Layer)计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层3.7 EIA-232-E接口标准接口标准EIA-232-EEIA-232-E是美国电子工业协会是美国电子工业协会是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIAEIA制定的著名物制定的著
76、名物制定的著名物制定的著名物理层标准。理层标准。理层标准。理层标准。EIA-232EIA-232是是是是DTEDTE与与与与DCEDCE之间的接口标准。之间的接口标准。之间的接口标准。之间的接口标准。DTE DTE (Data (Data Terminal Terminal Equipment)Equipment)是是是是数数数数据据据据终终终终端端端端设设设设备备备备。数数数数 据据据据 电电电电 路路路路 端端端端 接接接接 设设设设 备备备备 DCE DCE (Data (Data Circuit-terminating Circuit-terminating Equipment)Equ
77、ipment)。DCEDCE的的的的作作作作用用用用就就就就是是是是在在在在DTEDTE和和和和传传传传输输输输线线线线路路路路之之之之间间间间提提提提供供供供信信信信号号号号变变变变换换换换和和和和编编编编码码码码的的的的功功功功能能能能，并并并并且且且且负负负负责责责责建建建建立立立立、保保保保持持持持和和和和释释释释放放放放数数数数据据据据链链链链路路路路的的的的连连连连接接接接。DTEDTE通通通通过过过过DCEDCE与与与与通通通通信信信信传传传传输输输输线线线线路路路路相连，如图相连，如图相连，如图相连，如图3-263-26所示。所示。所示。所示。计计算算机机网网络络教教程程第第3
78、章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 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。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层 所谓虚调制解调器就是一段电所谓虚调制解调器就是一段电缆，具体的连接方法如图缆，具体的连接方法如图3-29所示。所示。计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层层计计算算机机网网络络教教程程第第3章章 物物 理理 层
79、层EIA-232EIA-232接口标准有两个较大的弱点，即：数据的接口标准有两个较大的弱点，即：数据的接口标准有两个较大的弱点，即：数据的接口标准有两个较大的弱点，即：数据的传输速率最高为传输速率最高为传输速率最高为传输速率最高为20 20 kbit/skbit/s；连接电缆的最大长度不超过连接电缆的最大长度不超过连接电缆的最大长度不超过连接电缆的最大长度不超过15 15 mm。RS-449RS-449由由由由3 3个标准组成。即：个标准组成。即：个标准组成。即：个标准组成。即：（1 1）RS-449 RS-449 规规规规定定定定接接接接口口口口的的的的机机机机械械械械特特特特性性性性、功功
80、功功能能能能特特特特性性性性和和和和过过过过程程程程特特特特性性性性。RS-449RS-449采采采采用用用用3737根根根根引引引引脚脚脚脚的的的的插插插插头头头头座座座座。（2 2）RS-RS-423-A 423-A 规规规规定定定定在在在在采采采采用用用用非非非非平平平平衡衡衡衡传传传传输输输输时时时时( (即即即即所所所所有有有有的的的的电电电电路路路路共共共共用用用用一一一一个公共地个公共地个公共地个公共地) )的电气特性。的电气特性。的电气特性。的电气特性。（3 3）RS-422-A RS-422-A 规规规规定定定定在在在在采采采采用用用用平平平平衡衡衡衡传传传传输输输输时时时时( (即即即即所所所所有有有有的的的的电电电电路路路路没没没没有有有有公公公公共共共共地地地地) )的的的的电电电电气气气气特特特特性性性性。它它它它可可可可将将将将传传传传输输输输速速速速率率率率提提提提高高高高到到到到2 2 Mbit/sMbit/s，而连接电缆长度可超过而连接电缆长度可超过而连接电缆长度可超过而连接电缆长度可超过60 60 mm。
