计算机网络第七版笔记--第二章
部分圖片來自某高校方老師課件
第二章物理層
2.1物理層的基本概念
1、物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。
2、可以將物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性，即：
(1) 機(jī)械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。平時(shí)常見的各種規(guī)格的接插件都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定。
(2) 電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。
(3) 功能特性 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓的意義。
⑷ 過程特性 指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。
3、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部多釆用并行傳輸方式。但數(shù)據(jù)在通信線路(傳輸媒體) 上的傳輸方式一般都是串行傳輸(這是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮)，即逐個(gè)比特按照時(shí)間順序傳 輸。因此物理層還要完成傳輸方式的轉(zhuǎn)換。
2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識
2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型
1、一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。
2、通信的目的是傳送消息（message）（如話音、文字、圖像、視頻等）。數(shù)據(jù)（data） 是運(yùn)送消息的實(shí)體。信號 (signal)則是數(shù)據(jù)的電氣或電磁的表現(xiàn)（模擬信號，數(shù)字信號）。
2.2.2有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念
1、信道(channel)一 般都是用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。因此，一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。
2、三種信息交互方式：
(1) 單向通信 又稱為單工通信（只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互，一條信道）
(2) 雙向交替通信 又稱為半雙工通信，（通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收，兩條信道)）。
(3) 雙向同時(shí)通信 又稱為全雙工通信（通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息，兩條信道）。
3、來自信源的信號常稱為基帶信號(即基本頻帶信號)。基帶信號往往包含有較多信道并不能傳輸?shù)牡皖l成分，甚至有直流成 分，所以需要進(jìn)行調(diào)制
2.2.3信道的極限容量
1、在使用時(shí)間域(或簡稱為時(shí)域)的波形表示數(shù)字信號時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形就稱為碼元。
2、限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有兩個(gè)：
(1) 信道能夠通過的頻率范圍（如果 信號中的高頻分量在傳輸時(shí)受到衰減，那么在接收端收到的波形前沿和后沿就變得不那么陡 峭了，每一個(gè)碼元所占的時(shí)間界限也不再是很明確的，而是前后都拖了 “尾巴”。這樣，在 接收端收到的信號波形就失去了碼元之間的清晰界限。這種現(xiàn)象叫做碼間串?dāng)_。在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?#xff0c;傳輸速率超過此上限，就 會出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_的問題，使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能。）
(2) 信噪比（信號的平均功率和噪聲的平均功率之比，常記為*S/N,*并用分貝(dB)作為度量單位：信噪比(dB) = 10 log10(S/N) (dB)）
3、在1948年，信息論的創(chuàng)始人香農(nóng)(Shannon)推導(dǎo)出了著名的香農(nóng)公式：信道的極限信息傳輸速率C = W log2(l+S/N) (bit/s)（W為信道的帶寬(以Hz為單位)；S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。）香農(nóng)公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。香農(nóng)公式指出了信息傳輸速率的上限。香農(nóng)公式的意義在于：只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定存在某種辦法來實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。
4、對于頻帶寬度已確定的信道，如果信噪比也不能再提高了， 并且碼元傳輸速率也達(dá)到了上限值，還能用編 碼的方法讓每一個(gè)碼元攜帶更多比特的信息量，以此來提高信息的傳輸速率。例如每3個(gè)比特編為 一個(gè)組，將原來的18個(gè)碼元的信號就轉(zhuǎn)換為由6個(gè)新的碼元。
2.3物理層下面的傳輸媒體
1、傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間 的物理通路。傳輸媒體可分為兩大類，即導(dǎo)引型傳輸媒體和非導(dǎo)引型傳輸媒體
2.3.1導(dǎo)引型傳輸媒體
1、雙絞線也稱為雙扭線，是最古老但又是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線 并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來就構(gòu)成了雙絞線。絞合可減少對相鄰導(dǎo)線 的電磁干擾。模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距離一般為幾到十幾公里。距離太長 時(shí)就要加放大器以便將衰減了的信號放大到合適的數(shù)值(對于模擬傳輸)，或者加上中繼器 以便對失真了的數(shù)字信號進(jìn)行整形(對于數(shù)字傳輸)。導(dǎo)線越粗，其通信距離就越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線的價(jià)格也越高。為了提高雙絞線抗電磁干擾的能力，可以在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編織成 的屏蔽層。這就是**屏蔽雙絞線，**簡稱為STP (Shielded Twisted Pair)。
2、同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護(hù)塑料外層所組成。由于外導(dǎo)體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用于傳輸較高速率的數(shù)據(jù)。
3、光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維（以下簡稱為光纖）傳遞光脈沖來進(jìn)行通信。有光脈沖相 當(dāng)于1,而沒有光脈沖相當(dāng)于0。由于可見光的頻率非常高，約為10^8 MHz的量級，因此一 個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前其他各種傳輸媒體的帶寬。光纖是光纖通信的傳輸媒體。在發(fā)送端有光源，可以釆用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光 器，它們在電脈沖的作用下能產(chǎn)生出光脈沖。在接收端利用光電二極管做成光檢測器，在檢測到光脈沖時(shí)可還原出電脈沖。光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有其他的一些特點(diǎn)：(1) 傳輸損耗小，中繼距離長，對遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)。(2) 抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。(3) 無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。(4) 體積小，重量輕。
2.3.2非導(dǎo)引型傳輸媒體
1、無線傳輸可使用的頻段很廣，LF波段的波長是從1 km到10 km (對應(yīng)于30 kHz?300 kHz)0 LF, MF和HF的中文名字分別是低頻、中頻(300 kHz?3 MHz)和高頻(3 MHz?30 MHz)o更高的頻段中的V, U, S和E分別對應(yīng)于Very, Ultra, Super和Extremely,相應(yīng)的頻段 的中文名字分別是甚高頻(30 MHz?300 MHz)、特高頻(300 MHz?3 GHz)、超高頻(3 GHz? 30 GHz)和極高頻(30 GHz?300 GHz),最高的一個(gè)頻段中的T是Tremendously,目前尚無標(biāo) 準(zhǔn)譯名。
2、短波通信(即高頻通信)主要是靠電離層的反射。但電離層的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的衰落現(xiàn)象 和電離層反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)，使得短波信道的通信質(zhì)量較差。因此，當(dāng)必須使用短波無 線電臺傳送數(shù)據(jù)時(shí)，一般都是低速傳輸，即速率為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬話路傳幾十至幾百比特/秒。 只有在釆用復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)技術(shù)后，才能使數(shù)據(jù)的傳輸速率達(dá)到幾千比特/秒。
3、無線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。微波的頻率范圍為300 MHz?300 GHz (波長Im?1mm),但主要使用2?40 GHz的頻率范圍。微波在空間主要是直線傳播。由于微波會穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間，因此它不像短波那樣可以經(jīng)電離層反射傳播到地面上 很遠(yuǎn)的地方。傳統(tǒng)的微波通信主要有兩種方式，即地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。由于微波在空間是直線傳播的，而地球表面是個(gè)曲面，因此其傳播距離受到限制，一 般只有50 km左右。但若釆用100 m高的天線塔，則傳播距離可增大到100 km。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 距離通信必須在一條微波通信信道的兩個(gè)終端之間建立若干個(gè)中繼站。中繼站把前一站送來 的信號經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站，故稱為“接力”。大多數(shù)長途電話業(yè)務(wù)使用4~6 GHz的 頻率范圍。微波接力通信可傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。其主要特點(diǎn)是：(1) 微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。(2) 因?yàn)楣I(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，對微波通信的危害比 對短波和米波(即甚高頻)通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高。(3) 與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見效快，易于 跨越山區(qū)、江河。當(dāng)然，微波接力通信也存在如下的一些缺點(diǎn)：(1) 相鄰站之間必須直視(常稱為視距LOS (Line Of Sight)),不能有障礙物。有時(shí)一個(gè) 天線發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真。(2) 微波的傳播有時(shí)也會受到惡劣氣候的影響。(3) 與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。(4) 對大量中繼站的使用和維護(hù)要耗費(fèi)較多的人力和物力。
4、常用的衛(wèi)星通信方法是在地球站之間利用位于約3萬6千公里高空的人造同步地球衛(wèi) 星作為中繼器的一種微波接力通信。對地靜止通信衛(wèi)星就是在太空的無人值守的微波通信的 中繼站。可見衛(wèi)星通信的主要優(yōu)缺點(diǎn)大體上應(yīng)當(dāng)和地面微波通信差不多。衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無關(guān)。同步地球衛(wèi)星發(fā)射 出的電磁波能輻射到地球上的通信覆蓋區(qū)的跨度達(dá)1萬8千多公里，面積約占全球的三分之 一。只要在地球赤道上空的同步軌道上，等距離地放置3顆相隔120度的衛(wèi)星，就能基本上 實(shí)現(xiàn)全球的通信。衛(wèi)星通信的另一特點(diǎn)就是具有較大的傳播時(shí)延。通信衛(wèi)星本身和發(fā)射衛(wèi)星的火箭造價(jià)都較高。受電源和元器件壽命的限制，同步衛(wèi)星 的使用壽命一般為10?15年。衛(wèi)星地球站的技術(shù)較復(fù)雜，價(jià)格還比較貴。這就使得衛(wèi)星通 信的費(fèi)用較高。
5、低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)已開始使用。低軌道衛(wèi)星相對于地球不是 靜止的，而是不停地圍繞地球旋轉(zhuǎn)。目前，大功率、大容量、低軌道寬帶衛(wèi)星己開始在空間 部署，并構(gòu)成了空間高速鏈路。由于低軌道衛(wèi)星離地球很近，因此輕便的手持通信設(shè)備都能 夠利用衛(wèi)星進(jìn)行通信。
6、要使用某一段無線電 頻譜進(jìn)行通信，通常必須得到本國政府有關(guān)無線電頻譜管理機(jī)構(gòu)的許可證。但是，也有一些 無線電頻段是可以自由使用的(只要不干擾他人在這個(gè)頻段中的通信)，這正好滿足計(jì)算機(jī) 無線局域網(wǎng)的需求。美國的ISM頻段，現(xiàn)在的無線局域網(wǎng)就使用其中的2.4 GHz 和 5.8 GHz 頻段。ISM 是 Industrial, Scientific, and Medical (工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)藥)的縮 *寫,*即所謂的“工、科、醫(yī)頻段”。各國的ISM標(biāo)準(zhǔn)有可能略有差別。
7、紅外通信、激光通信也使用非導(dǎo)引型媒體。可用于近距離的筆記本電腦相互傳送數(shù)據(jù)。
2.4信道復(fù)用技術(shù)
2.4.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用
1、頻分復(fù)用FDM (Frequency Division Multiplexing)：用戶在分配到一 定的頻帶后，在通信過程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。可見頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源(請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率)。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)比較成熟，但缺點(diǎn)是不夠靈活。
2、時(shí)分復(fù)用TDM (Time Division Multiplexing)：將時(shí)間劃分為一段段等長的時(shí)分復(fù)用幀(TDM幀)。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在 每一個(gè)TDM幀中占用固定序號的時(shí)隙。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占 用同樣的頻帶寬度。時(shí)分復(fù)用 則更有利于數(shù)字信號的傳輸。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)比較成熟，但缺點(diǎn)是不夠靈活。
3、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用STDM (Statistic TDM)是一種改進(jìn)的時(shí)分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用這種統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用使用STDM幀來傳送復(fù)用的數(shù)據(jù)。但每一個(gè)STDM幀中的時(shí)隙數(shù)小于連 接在集中器上的用戶數(shù)。各用戶有了數(shù)據(jù)就隨時(shí)發(fā)往集中器的輸入緩存，然后集中器按順序 依次掃描輸入緩存，把緩存中的輸入數(shù)據(jù)放入STDM幀中。對沒有數(shù)據(jù)的緩存就跳過去。 當(dāng)一個(gè)幀的數(shù)據(jù)放滿了，就發(fā)送出去。因此，STDM幀不是固定分配時(shí)隙，而是按需動態(tài) 地分配時(shí)隙。因此統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用可以提高線路的利用率。在輸出線路上，某一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙并不是周期性地出現(xiàn)。因此統(tǒng)計(jì)復(fù)用又稱為異步時(shí)分復(fù)用，而普通的 時(shí)分復(fù)用稱為同步時(shí)分復(fù)用。
4、TDM幀和STDM幀都是在物理層傳送的比特流中所劃分的幀。這種 “幀”和我們以后要討論的數(shù)據(jù)鏈路層的“幀”是完全不同的概念，不可弄混。
2.4.2波分復(fù)用
1、波分復(fù)用WDM （Wavelength Division Multiplexing）就是光的頻分復(fù)用。
2.4.3碼分復(fù)用
1、碼分復(fù)用CDM (Code Division Multiplexing)是另一種共享信道的方法。CDMA (Code Division Multiple Access)每一個(gè)用戶可以在同樣的時(shí)間使用同樣的頻帶進(jìn)行通信。由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間 不會造成干擾。釆用 CDMA可提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?#xff0c;減少干擾對通信的影響，增大通信系統(tǒng)的容量(是使用GSM的4?5倍①)，降低手機(jī)的平均發(fā)射功率，等等。
2、在CDMA中，每一個(gè)比特時(shí)間再劃分為m個(gè)短的間隔，稱為碼片(chip)o通常m的值 是64或128。使用CDMA的每一個(gè)站被指派一個(gè)唯一的m bit碼片序列(chip sequence)o 一個(gè)站如果 要發(fā)送比特1,則發(fā)送它自己的m bit碼片序列。如果要發(fā)送比特0,則發(fā)送該碼片序列的 二進(jìn)制反碼。為了方便，我們按慣例將碼片 中的0寫為-1,將1寫為+1。現(xiàn)假定S站要發(fā)送信息的數(shù)據(jù)率為b bit/s。由于每一個(gè)比特要轉(zhuǎn)換成m個(gè)比特的碼 片，因此S站實(shí)際上發(fā)送的數(shù)據(jù)率提高到mb bit/s,同時(shí)S站所占用的頻帶寬度也提高到原 來數(shù)值的m倍。這種通信方式是擴(kuò)頻(spread spectrum)通信中的一種。擴(kuò)頻通信通常有兩大 類。一種是直接序列擴(kuò)頻DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum),如上面講的使用碼片序 列就是這一類。另一種是跳頻擴(kuò)頻 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)。
3、CDMA系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是這種體制給每一個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相 同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽**隨機(jī)碼序列。**兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的 規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是0。任何一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1，一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是-1。
2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)
1、在電話網(wǎng)中由于數(shù)字通信與模擬通信相比，無論是傳輸質(zhì)量上還是從經(jīng)濟(jì)上都有明顯的優(yōu)勢，目前，長途干線大都釆用時(shí)分復(fù)用PCM的數(shù)字傳輸方式。因此，現(xiàn)在的模擬線路就基本上只剩下從用戶電話機(jī)到市話交換機(jī)之間的這一段幾公里長的用戶線上。
2、現(xiàn)代電信網(wǎng)，在數(shù)字化的同時(shí)，光纖開始成為長途干線最主要的傳輸媒體。光纖的高帶寬適用于承載今天的高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(比如視頻會 議)和大量復(fù)用的低速率業(yè)務(wù)(比如話音)。
3、美國在1988年首先推出了一個(gè)數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)，叫做同步光纖網(wǎng) SONET (Synchronous Optical Network)o整個(gè)的同步網(wǎng)絡(luò)的各級時(shí)鐘都來自一個(gè)非常精確的 主時(shí)鐘(通常釆用昂貴的錨原子鐘，其精度優(yōu)于±lxl0^(-11))。國際電信聯(lián)盟ITU-T (International Telecommunication Union) 以美國標(biāo)準(zhǔn)SONET為基礎(chǔ)，制定出國際標(biāo)準(zhǔn)同步數(shù)字系列SDH (Synchronous Digital Hierarchy).SDH/SONET標(biāo)準(zhǔn)的制定，使北美、日本和歐洲這三個(gè)地區(qū)三種不同的數(shù)字傳輸體制在 STM-1等級上獲得了統(tǒng)一。各國都同意將這一速率以及在此基礎(chǔ)上的更高的數(shù)字傳輸速率 作為國際標(biāo)準(zhǔn)。這是第一次真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸體制上的世界性標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在SDH/SONET標(biāo) 準(zhǔn)已成為公認(rèn)的新一代理想的傳輸網(wǎng)體制，因而對世界電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重大的意義。 SDH標(biāo)準(zhǔn)也適合于微波和衛(wèi)星傳輸?shù)募夹g(shù)體制。
2.6寬帶接入技術(shù)
1、目前“寬帶”尚無統(tǒng) 一的定義。很早以前，有人認(rèn)為只要接入到互聯(lián)網(wǎng)的速率遠(yuǎn)大于56 kbit/s就是寬帶。后來美 國聯(lián)邦通信委員會FCC認(rèn)為只要雙向速率之和超過200 kbit/s就是寬帶。2015年1月，美國聯(lián)邦通信委員會FCC又對接入網(wǎng)的“寬帶”進(jìn)行了重新定 義，將原定的寬帶下行速率調(diào)整至25Mbit/s,原定的寬帶上行速率調(diào)整至3Mbit/s。從寬帶接入的媒體來看，可以劃分為兩大類。一類是有線寬帶接入，而另一類是無線寬帶接入。
2.6.1 ADSL 技術(shù)
1、非對稱數(shù)字用戶線ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）技術(shù)是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有的模擬電話用戶線進(jìn)行改造，使它能夠承載寬帶數(shù)字業(yè)務(wù)。 ADSL技術(shù)把0?4 kHz低端頻譜留給傳統(tǒng)電話使用，而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網(wǎng)使用。ADSL的ITU的標(biāo)準(zhǔn)是G.992.1（或稱G.dmt）。由于用戶在上網(wǎng)時(shí)主要是從互聯(lián)網(wǎng)下載各種文檔，而向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的信息量一般都不太大，因此ADSL的下行（從ISP到用 戶）帶寬都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行（從用戶到ISP）帶寬。“非對稱”這個(gè)名詞就是這樣得出的。
2、ADSL的傳輸距離取決于數(shù)據(jù)率和用戶線的線徑（用戶線越細(xì)，信號傳輸時(shí)的衰減就越大）。此外，ADSL所能得到的最高數(shù)據(jù)傳輸速率還與實(shí)際的用戶線上的信噪比密切相關(guān)。
3、ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個(gè)ADSL調(diào)制解調(diào)器。這種調(diào)制解調(diào)器的實(shí)現(xiàn) 方案有許多種。我國目前釆用的方案是離散多音調(diào)DMT （Discrete Multi-Tone）調(diào)制技術(shù)。
4、DMT調(diào)制技術(shù)釆用頻分復(fù)用的方 法，把40 kHz以上一直到1.1 MHz的高端頻譜劃分為許多子信道，其中25個(gè)子信道用于上 行信道，而249個(gè)子信道用于下行信道，并使用不同的載波（即不同的音調(diào)）進(jìn)行數(shù)字調(diào) 制。
5、由于用戶線 的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰用戶線的干擾程度等都不同），因此 ADSL采用自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)使用戶線能夠傳送盡可能高的數(shù)據(jù)率。當(dāng)ADSL啟動時(shí)，用戶線 兩端的ADSL調(diào)制解調(diào)器就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個(gè)頻 率上測試信號的傳輸質(zhì)量。這樣就使ADSL能夠選擇合適的調(diào)制方案以獲得盡可能高的數(shù) 據(jù)率。可見ADSL不能保證固定的數(shù)據(jù)率。
6、基于ADSL的接入網(wǎng)由以下三大部分組成：數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）,用戶線和用戶家中的一些設(shè)施。
7、并不適合于企業(yè)。這 是因?yàn)槠髽I(yè)往往需要使用上行信道發(fā)送大量數(shù)據(jù)給許多用戶。為了滿足企業(yè)的需要，ADSL 技術(shù)有幾種變型。例如，對稱DSL,即SDSL (Symmetric DSL),它把帶寬平均分配到下行 和上行兩個(gè)方向。還有一種使用一對線或兩對線的對稱DSE叫做HDSL (High speed DSL),是用來取代T1線路的高速數(shù)字用戶線。
8、還有一種比ADSL更快的、用于短距離傳送(300?1800 m)的VDSL (Very high speed DSL),即甚高速數(shù)字用戶線，這也就是ADSL的快速版本。
9、不同的高速DSL都可記為xDSL。
10、華為公司于2012年首先研制成功Giga DSL樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了超高速的DSL接入。華為的Giga DSL使用時(shí)分雙工TDD (Time Division Duplex)和OFDM技術(shù)，有效地降低了輻射干擾和設(shè)備功耗，在100 m內(nèi)上下行總速率可達(dá) 1 Gbit/s,而在200 m內(nèi)，接入速率可超過500 Mbit/s。
2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)(HFC網(wǎng))
1、光纖同軸混合網(wǎng)(HFC網(wǎng)，HFC是Hybrid Fiber Coax的縮寫)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網(wǎng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種居民寬帶接入網(wǎng)，除可傳送電視節(jié)目外，還能提供電話、數(shù)據(jù)和其他寬帶交互型業(yè)務(wù)。最早的有線電視網(wǎng)是樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，它釆用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對電視節(jié)目進(jìn)行單向廣播傳輸。但以后有線電視網(wǎng)進(jìn)行了改造，變成了現(xiàn)在的光纖同軸混合網(wǎng)(HFC網(wǎng))。
2、光纖同軸混合網(wǎng)HFC的主要特點(diǎn)如下：（1）為了提高傳輸?shù)目煽啃院碗娨曅盘柕馁|(zhì)量，HFC網(wǎng)把原有線電視網(wǎng)中的同軸電纜主干部分改換為光纖。（2）光纖從頭端連接到光纖結(jié)點(diǎn)(fiber node)。在光纖結(jié)點(diǎn)光信號被 轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過同軸電纜傳送到每個(gè)用戶家庭。連接到一個(gè)光纖結(jié)點(diǎn)的典型用戶數(shù)是500左右，但不超過2000。（3）原來的有線電視網(wǎng)的最高傳輸頻率是450 MHz,并且僅用于電視信號的下行傳輸。但 現(xiàn)在的HFC網(wǎng)具有雙向傳輸功能，而且擴(kuò)展了傳輸頻帶。
3、要使現(xiàn)有的模擬電視機(jī)能夠接收數(shù)字電視信號，需要把一個(gè)叫做機(jī)頂盒(set.top box)的 設(shè)備連接在同軸電纜和用戶的電視機(jī)之間。但為了使用戶能夠利用HFC網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)， 以及在上行信道中傳送交互數(shù)字電視所需的一些信息，我們還需要增加一個(gè)為HFC網(wǎng)使用 的調(diào)制解調(diào)器，它又稱為電纜調(diào)制解調(diào)器(cable modem)。
4、電纜調(diào)制解調(diào)器不需要成對使用，而只需安裝在用戶端。電纜調(diào)制解調(diào)器比ADSL使 用的調(diào)制解調(diào)器復(fù)雜得多，因?yàn)樗仨毥鉀Q共享信道中可能出現(xiàn)的沖突問題。在使用ADSL 調(diào)制解調(diào)器時(shí)，用戶計(jì)算機(jī)所連接的電話用戶線是該用戶專用的，因此在用戶線上所能達(dá)到 的最高數(shù)據(jù)率是確定的，與其他ADSL用戶是否在上網(wǎng)無關(guān)。但在使用HFC的電纜調(diào)制解 調(diào)器時(shí)，在同軸電纜這一段用戶所享用的最高數(shù)據(jù)率是不確定的，因?yàn)槟硞€(gè)用戶所能享用的 數(shù)據(jù)率大小取決于這段電纜上現(xiàn)在有多少個(gè)用戶正在傳送數(shù)據(jù)。
2.6.3 FTTx 技術(shù)
1、光纖到戶FTTH (Fiber To The Home)，就是把光纖 一直鋪設(shè)到用戶家庭。只有在光纖進(jìn)入用戶的家門后，才把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。這樣做就可以使用戶獲得最高的上網(wǎng)速率。
2、光纖到戶FTTH有兩個(gè)問題：首先是目前的價(jià)格還不夠便宜；其次是一般的家庭用 戶也并沒有這樣高的數(shù)據(jù)率的需求。因此，出現(xiàn)了多種寬帶光纖接入方式，稱為FTTx,表示Fiber To The…。這 里字母x可代表不同的光纖接入地點(diǎn)。FTTx就是把光電轉(zhuǎn)換的地方，從用戶家中(這時(shí)x就是H)向外延伸到離用戶家門口有一定距離的地方。
3、為了有效地利用光纖資源，在光纖干線和廣大用戶之間，還 需要鋪設(shè)一段中間的轉(zhuǎn)換裝置即光配線網(wǎng)ODN (Optical Distribution Network),使得數(shù)十個(gè) 家庭用戶能夠共享一根光纖干線。無源的光配線網(wǎng)常稱為無源光網(wǎng)絡(luò)PON (Passive Optical Network)。光配線網(wǎng)釆用波分復(fù)用，上行和下行分別使用不同的波長。無源光網(wǎng)絡(luò)PON的種類很多，但最流行的有以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)EPON （Ethernet PON）和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)GPON 。
4、光線路終端OLT (Optical Line Terminal)是連接到光纖干線的終端設(shè)備。OLT把收到的下行數(shù)據(jù)發(fā)往無源的1:N光分路器(splitter),然后用廣播方式向所有用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元ONU （Optical Network Unit）發(fā)送。從ONU到用戶的個(gè)人電腦一般使用以太網(wǎng)連接，使用5類線作為傳輸 媒體。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络第七版笔记--第二章的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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