目录
2.6.2 光纤同轴混合网（HFC网）Hybrid Fiber Coax
物理层任务+信道复用技术+宽带接入技术（FTTx）
2.1 物理层的基本概念
考虑怎样才能在连接各计算机的传输媒体上传输数据比特流
尽可能屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异
物理层协议
物理层规程（procedure）
任务
1）机械特性
2）电气特性
3）功能特性
4）电压特性
计算机内部——并行传输
通信线路上——串行传输
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统模型
源系统（source）（/发送端/发送方）、传输系统（/传输网络）、目的系统（/接收端/接收方）
1. 源系统
1）源点/源站/信源：产生传输的数据（数字比特流）
2）发送器：对数据（比特流）进行编码
调制器
2. 目的系统
1）接收器：信号转为能够被目的设备处理的信息
解调器
2）终点（destination）（/目的站/信宿）：获取比特流，并将信息输出
3.传输系统
简单的传输线
复杂的网络系统
常用术语
消息（message）、数据（data）、信号（signal）
信号
1）模拟信号/连续信号
2）数字信号/离散信号
码元
2.2.2 有关信道的几个基本概念
信道：表示向某一方向传送信息的媒体
通信电路
发送信道
接收信道
通信双方的交互方式
1）单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信；一信道
2）双向交替通信（半双工通信）：通信双方都可以发送信息，不能同时发送；俩信道
3）双向同时通信（全双工通信）：通信双方同时发送和接收信息；俩信道
信源信号（基带信号）调制
1）基带调制：对基带波形进行变换，适应信道特性
2）带通调制：使用载波将基带信号的频率搬移到较高的频段，并转换为模型信号
1.常用编码方式
2. 基本的带通调制方式
调幅（AM）：振幅
调频（FM）：频率
调相（PM）：初相
2.2.3 信道的极限容量
限制码元在信道上的传输速率
1）信道能够通过的频率范围
奈氏准则
在带宽为W（Hz）的低道通信中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率是2W（码元/秒）。传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
2）信噪比
信道内所传信号的平均速率
信道内的高噪声功率
香农公式
信道的极限信息传输速率
信道的带宽（以Hz为单位）
奈氏准则关注的是在理想条件下，避免码间串扰的最高码元传输速率；而香农公式则提供了一个更现实的视角，考虑到了信道中的噪声影响，给出了在特定带宽和信噪比下，信道可以支持的最大信息传输速率。香农公式还表明，要提高信息传输速率，要么增加信道带宽，要么改善信噪比，这是当前技术所遵循的基本原则。
让每一个码元携带更多比特的信息量
2.3 物理层下面的传输媒体
传输媒体（/传输介质/传输媒介）
数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通道；导向传输媒体
分类
导引型传输媒体
非导引型传输媒体
无线传输
2.3.1 导引型传输媒体
1. 双绞线（/双纽线）
最古老且常用
把两根相互绝缘铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合（twist）起来
减少相邻导线的干扰
用户线/用户环路（subscriber loop）
在传送高速数据，可增加双绞线绞合度以及增加电磁屏蔽
1）无屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）
2）屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair） ：传送速率增高时
x/UTP：对整条双绞线电缆进行屏蔽
F/UTP：铝箔屏蔽层
S/UTP：金属编织层
SF/UTP：铝箔屏蔽层外加金属编织层
U/FTP：单线上铝箔屏蔽层
U/FTP：单线上及双绞线上加铝箔屏蔽层
在抗干扰能 力上，F/UTP<U/FTP<F/FTP
衰减随频率的升高而增大
使用更粗的导线
2. 同轴电缆
由内导体铜制芯线（单股实心线/多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及绝缘保护套层所组成
3. 光缆
光纤
光纤通信利用光导纤维传递光脉冲来进行通信
非常透明的石英玻璃拉成细丝
由纤芯和包层构成双层通信圆柱体
多模光纤：多条不同角度入射的光线在一条光纤中传播
单模光纤
1）经济
2）抗干扰
3）保密性
4）轻便
架空明线
2.3.2 非导引型传输媒体
多径效应
短波通信（高频通信）：主要靠电离层的反射
微波接力
“星链（Starlink）”计划
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用
复用是通信技术中的基本概念
复用器
1.最基本复用——频分复用、时分复用
频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）
使用调制的方法，把各路信号分别搬移到适当的频率位置，使彼此不产生干扰。
频分复用的各路信号在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用TDM（Time Division Multiplexing）
将时间划分为一段段等长的时分复用帧（即TDM帧）
TDM帧==等时（isochronous）信号
固定分配时隙
时分复用所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度
多个用户共享信道资源
频分多址接入FDMA（/频分多址）
时分多址接入TDMA（/时分多址）
复用器和分用器
成对使用
2. 统计时分复用STDM（Statistic TDM）
集中器
动态分配时隙
异步时分复用
短时隙——用户地址信息
集中器——智能复用器
提供整个报文的存储转发能力
2.4.2 波分复用
波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）
光的频分复用
一根光纤上复用几路光载波信号
两：波分复用WDM
几十及以上：密集波分复用DWDM（Dense Wavelength Division Multiplexing）
光复用器（/合波器）
光分用器（/分波器）
掺铒光纤放大器EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)
2.4.3 码分复用
码分复用CDM（Code Division Multiplexing）
共享信道方法
多个不同地址用户共享
码分多址CDMA（Code Division Multiplexing Access）
各个用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。
有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪音，不易被敌人发现。
码片
码片序列
伪随机码序列
2.5 数字传输系统
早期缺点
1）速率标准不统一
2）不是同步传输
解决
准同步
同步光纤网SONET
2.6 宽带接入技术
从宽带接入媒体上看
有线宽带接入
无线宽带接入——第九章
2.6.1 ADSL技术
非对称数字用户线ADSL（Asymmetrc Digital Subscriber Line）技术
用数字技术对现有模拟 电话的用户进行改造，使它能够承载宽带数字业务。
低端频谱——传统电话使用
高端频谱——用户上网使用
传输距离：取决于数据率和用户的线径
在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器（/接入端接单元ATU）
我国——离散多音调DMT调制技术
基于ADSL的接入网由三部分组成
数字用户线接入复用器DSLAM（DSL Access Multiplexer）
用户线
用户家中的一些设施
ATU-C
ATU-R
可利用现有电话网中的用户线
2.6.2 光纤同轴混合网（HFC网）Hybrid Fiber Coax
机顶盒（set-top box）
电缆调制解调器（cable modem）
2.6.3 FTTx技术
光纤到户FTTH（Fiber To The Home）
把光纤一直铺设到用户家庭
光配线网ODN（Optical Distribution Network）
光纤干线到用户的转换装置
无源光配线网（无源光网络PON（Passive Optical Network））
光线路终端OLT（Optical Line Terminal）
光分路器（splitter）
光网络单元ONU（Optical Network Unit）
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