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物理層
重要內容
1、物理層的任務。
2、幾種常用的通道複用技術。
3、幾種常用的寬頻接入技術,主要是ADSL和FTTx。
物理層的基本概念
物理層的作用是要儘可能地遮蔽掉這些傳輸媒體和通訊手段的差異,是資料鏈路層感覺不到這些差異。
特性:
1、機械特性:指明介面的形狀和尺寸、引腳數目等。
2、電氣特性:指明介面電纜各條線上出現的電壓範圍。
3、功能特性:指明某一條線出現的某一電平的電壓的意義。
4、過程特性:指明不同功能的各種可能事件的出現順序。
資料通訊
資料通訊系統可劃分為三大部分:源系統(或傳送端、傳送方)、傳輸系統(或傳輸網路)、目的系統(或接收端、接收方)。
源系統包括:源點、傳送器
目的系統包括:接收器、終點。
通訊目的是傳送訊息。資料是運送訊息的實體。訊號則是資料的電氣或電磁的表現。
訊號分為:模擬訊號(或連續訊號)、數字訊號(或離散訊號)。
通道
通訊雙方資訊互動的方式來看,可有三種基本型別:單向通訊(單工通訊):只有一個方向的互動,不能進行反方向;雙向交替通訊(半雙工通訊):雙方都可傳送資訊,但不能同時傳送;雙向同時通訊:通訊雙方可同時傳送和接收。
常用編碼方式
不歸零制:正電平代表1,負電平代表0。
歸零制:正脈衝代表1,負脈衝代表0。
曼徹斯特編碼:向上跳變代表0,向下跳變代表1
差分曼徹斯特編碼:每一位中心始終有跳變。位邊界有跳變代表0,沒有跳變代表1.
基本的帶通調製方法
調幅、調頻、調相。
更復雜的調製方法如正交振幅調製。
限制碼元在通道上的傳輸速率的因素:
通道能夠通過的頻率範圍:在任何通道中,碼元的傳輸的速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾的問題,使接收端對碼元的判決稱為不可能。
信噪比:訊號的平均功率和噪聲的平均功率之比。
夏農公式表明,通道的頻寬或通道的信噪比越大,資訊的極限傳輸速率就越高。
物理層下的傳輸媒體
傳輸媒體分為兩大類,導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體
導引型傳輸媒體
雙絞線:通訊距離一般幾到十幾公里。價格便宜,效能也不錯。
同軸電纜:有很好的抗干擾特性,廣泛用於資料較高速率的傳輸。
光纜:傳輸頻寬遠遠大於目前其他傳輸媒體的頻寬。通訊容量非常大。
非導引型傳輸媒體
無線、紅外、大氣鐳射
無線通道,無線傳輸。
短波通訊;無線電微波通訊;衛星通訊;
通道複用技術
進行通訊時,複用器總是和分用器成對地使用。
頻分複用:頻分複用的所有使用者在同樣的時間佔用不同的頻寬資源。
時分複用:時分複用的所有使用者是在不同的時間佔用同樣的頻頻寬度。統計時分複用是對時分複用的改進,能明顯提高通道的利用率。
波分複用:就是光的頻分複用。
碼分複用:由於各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型,因此各使用者之間不會造成干擾。有很強的抗干擾能力,其頻譜類似於白噪聲,不易被敵人察覺。
數字傳輸系統
使用者到網際網路的寬頻接入技術有非對稱數字使用者線ADSL(用數字技術對現有的模擬電話使用者進行改造)、光纖同軸混合網HFC(在有線電視網的基礎上開發的)和FTTx(即光纖到……)
早期數字傳輸系統的缺點:速率標準不統一;不是同步傳輸。
寬頻接入技術
非對稱數字使用者線ADSL技術是用數字技術對現有的模擬電話使用者線進行改造。
ADSL不能保證固定的資料率。
ADSL的接入網由三部分組成:數字使用者線接入複用器DSLAM,使用者線和使用者家的一些設施。
ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的使用者線,而不需要重新佈線。
FTTx技術
光纖到戶FTTH
為了有效地利用光纖資源,在光纖幹線上和使用者之間廣泛使用無源光網路PON。無源光網路無須配備電源,其長期運營成本和管理成本很低。最流行的無源光網路是乙太網無源光網路EPON和吉位元無源光網路GPON。