[理学]第8章 物理层与物理层协议.ppt

SDH的复用结构 * 本章总结（1） 设置物理层的目的是屏蔽物理传输介质、设备与技术的差异性。 物理层的基本服务功能是实现结点之间比特序列的传输。 点-点连接的两个实体之间的通信方式分为：全双工通信、半双工通信与单工通信；串行传输与并行传输；同步传输与异步传输。 在传输介质上传输的信号类型分为：模拟信号与数字信号。 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。 * 本章总结（2） 数据传输速率等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为bps。 多路复用技术可以分为：频分多路复用、波分多路复用、时分多路复用与码分多路复用。时分多路复用又可以分为：同步时分多路复用与统计时分多路复用。 同步数字体系SDH是一种数据传输体制，它规范数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级与接口码型等特征。 * 8.5.3 光纤的主要特性 光纤是传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种； 光纤是一种直径为50～100μm的柔软、能传导光波的介质，多种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中使用超高纯度石英玻璃纤维制作的光纤的纤芯可以得到最低的传输损耗； 在折射率较高的纤芯外面，用折射率较低的包层包裹起来，外部包裹涂覆层，这样就可以构成一条光纤； 多条光纤组成一束构成一条光缆。 * 光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号； 由于光纤的折射系数高于外部包层的折射系数，因此可以形成光波在光纤与包层的界面上的全反射； 光纤结构 与传输原理 * 典型的光纤传输系统结构 在发送端，使用发光二极管（LED）或注入型激光二极管（ILD）作为光源； 在接收端，使用光电二极管PIN检波器或APD检波器将光信号转换成电信号； 光载波调制方法采用振幅键控ASK调制方法，即亮度调制； 光纤传输速率可以达到Gbps的量级。 * 8.5.4 无线与卫星通信技术 微波通信 频率在100MHz～10GHz之间的信号叫做微波信号； 微波信号只能进行视距传播； 由于微波信号的波长比较短，因此可以利用尺寸较小的抛物面天线，就可以将微波信号能量集中在一个很小的波束内发送出去，这样就可以用很小的发射功率来进行远距离通信； 微波信号的频率很高，因此可以获得较大的通信带宽，特别适合于卫星通信与城市建筑物之间的通信。 * 蜂窝无线通信 为了提高覆盖区域的系统容量与充分利用频率资源，人们提出了小区制的概念； 将一个大区制覆盖的区域划分成多个小区，在每个小区（cell）中设立一个基站（base station），通过基站在用户的移动台（mobile station）之间建立通信； 由若干个小区构成的覆盖区称为区群。 由于区群的结构酷似蜂窝，因此小区制移动通信系统又称为蜂窝移动通信系统。 * 在每个小区设立一个（或多个）基站，它与若干个移动站建立无线通信链路； 区群中各小区的基站之间可以通过电缆、光缆或微波链路与移动交换中心连接； 移动交换中心通过电路与市话交换局连接，从而构成一个完整的蜂窝移动通信的网络结构。 蜂窝移动通信 系统结构示意图： * 1995年出现的第一代移动通信是模拟方式，用户的语音信息以模拟信号方式传输的； 1997年出现的第二代（2nd Generation，2G）移动通信采用GSM、TDMA等数字制式，使得手机能够接入互联网； 第三代（3rd Generation，3G）移动通信能够在全球范围内更好地实现互联网的无缝漫游，使用手机来处理音乐、图像、视频，浏览网页，参加电话会议，开展电子商务活动，； 第四代（4G）移动通信技术正在研究中。 * 卫星通信 卫星通信具有通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、不受地理条件限制、通信信道带宽大、可进行多址通信与移动通信的优点，成为现代主要的通信手段之一。 卫星通信的工作原理示意图： * 8.6 数据传输速率的定义与信道速率的极限 8.6.1 数据传输速率的定义 数据传输速率等于每秒传输构成数据代码的二进制比特数，单位为bit/s，表示为bps； 常用的数据传输速率单位有： kbps、Mbps、Gbps与Tbps。其中： 1kbps=1×103 bps 1Mbps=1×106 bps 1Gbps=1×109 bps 1Tbps=1×1012 bps * “调制速率”与“波特率” 调制速率描述模拟数据信号传输过程中调制解调器每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是1/s，称为波特（baud），调制速率也称为波特率； 数据传输速率S（单位为bps）与调制速率B（单位为baud）之间关系可以表示为：S=B·log2k，式中k为多相调制的相数； * 调制速率与数据传输速率的关系 * 调制速率（baud） 多相调制的相数 数据传