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構成網路數據的物理信號

發布時間: 2023-09-24 07:26:43

㈠ OSI參考模型特點及功能

(1)物理層(Physical Layer)

物理層是OSI參考模型的最低層,它利用傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接。它主要關心的是通過物理鏈路從一個節點向另一個節點傳送比特流,物理鏈路可能是銅線、衛星、微波或其他的通訊媒介。

(2)數據鏈路層(Data Link Layer)

數據鏈路層是為網路層提供服務的,解決兩個相鄰結點之間的通信問題,傳送的協議數據單元稱為數據幀。

數據幀中包含物理地址(又稱MAC地址)、控制碼、數據及校驗碼等信息。該層的主要作用是通過校驗、確認和反饋重發等手段,將不可靠的物理鏈路轉換成對網路層來說無差錯的數據鏈路。

此外,數據鏈路層還要協調收發雙方的數據傳輸速率,即進行流量控制,以防止接收方因來不及處理發送方來的高速數據而導致緩沖器溢出及線路阻塞。

(3)網路層(Network Layer)

網路層是為傳輸層提供服務的,傳送的協議數據單元稱為數據包或分組。該層的主要作用是解決如何使數據包通過各結點傳送的問題,即通過路徑選擇演算法(路由)將數據包送到目的地。

另外,為避免通信子網中出現過多的數據包而造成網路阻塞,需要對流入的數據包數量進行控制(擁塞控制)。當數據包要跨越多個通信子網才能到達目的地時,還要解決網際互連的問題。

(4)傳輸層(Transport Layer)

傳輸層的作用是為上層協議提供端到端的可靠和透明的數據傳輸服務,包括處理差錯控制和流量控制等問題。

該層向高層屏蔽了下層數據通信的細節,使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設定的、可靠的數據通路。

傳輸層傳送的協議數據單元稱為段或報文。

(5)會話層(Session Layer)

會話層主要功能是管理和協調不同主機上各種進程之間的通信(對話),即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。

會話層得名的原因是它很類似於兩個實體間的會話概念。例如,一個交互的用戶會話以登錄到計算機開始,以注銷結束。

(6)表示層(Presentation Layer)

表示層處理流經結點的數據編碼的表示方式問題,以保證一個系統應用層發出的信息可被另一系統的應用層讀出。

如果必要,該層可提供一種標准表示形式,用於將計算機內部的多種數據表示格式轉換成網路通信中採用的標准表示形式。數據壓縮和加密也是表示層可提供的轉換功能之一。

(7)應用層(Application Layer)

應用層是OSI參考模型的最高層,是用戶與網路的介面。該層通過應用程序來完成網路用戶的應用需求,如文件傳輸、收發電子郵件等。

特點:
(1)網路中各節點都有相同的層次;
(2)不同節點的同等層具有相同的功能;
(3)同一節點內相鄰層之間通過介面通信;
(4)每一層使用下層提供的服務,並向其上層提供服務;
(5)不同節點的同等層按照協議實現對等層之間的通信。

㈡ 互聯網的物理結構是什麼樣的

OSI參考模型分為7層,分別是物理層,數據鏈路層,網路層,傳輸層,會話層,表示層和應用層。
各層的主要功能及其相應的數據單位如下:
· 物 理 層(Physical Layer)
我們知道,要傳遞信息就要利用一些物理媒體,如雙紐線、同軸電纜等,但具體的物理媒體並不在OSI的7層之內,有人把物理媒體當作第0層,物理層的任務就是為它的上一層提供一個物理連接,以及它們的機械、電氣、功能和過程特性。 如規定使用電纜和接頭 的類型,傳送信號的電壓等。在這一層,數據還沒有被組織,僅作為原始的位流或電氣電壓處理,單位是比特。
· 數 據 鏈 路 層(Data Link Layer)
數據鏈路層負責在兩個相鄰結點間的線路上,無差錯的傳送以幀為單位的數據。每一幀包括一定數量的數據和一些必要的控制信息。和物理層相似,數據鏈路層要負責建立、維持和釋放數據鏈路的連接。在傳送數據時,如果接收點檢測到所傳數據中有差錯,就要通知發方重發這一幀。
· 網 絡 層(Network Layer)
計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路,也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點, 確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包,包中封裝有網路層包頭,其中含有邏輯地址信息— —源站點和目的站點地址的網路地址。
· 傳 輸 層(Transport Layer)
該層的任務時根據通信子網的特性最佳的利用網路資源,並以可靠和經濟的方式,為兩個端系統(也就是源站和目的站)的會話層之間,提供建立、維護和取消傳輸連接的功能,負責可靠地傳輸數據。在這一層,信息的傳送單位是報文。
· 會 話 層(Session Layer)
這一層也可以稱為會晤層或對話層,在會話層及以上的高層次中,數據傳送的單位不再另外命名,統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸,它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。
· 表 示 層(Presentation Layer)
這一層主要解決擁護信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法,轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮, 加密和解密等工作都由表示層負責。
· 應 用 層(Application Layer)
應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶需要以及提供網路與用戶應用軟體之間的介面服務。
希望對您有幫助

㈢ 計算機網路-物理層-通信基礎

一個數據通信系統可劃分為三大部分,即源系統(或發送端、發送方)、傳輸系統(或傳輸網路)和目的系統(或接收端、接收方)。

源系統一般包括以下兩個部分:

源點(source):源點設備產生要傳輸的數據,例如,從計算機的鍵盤輸入漢字,計算機產生輸出的數字比特流。源點又稱為源站,或 信源 。

發送器:通常源點生成的數字比特流要通過發送器編碼後才能夠在傳輸系統中進行傳輸。典型的發送器就是 調制器 。現在很多計算機使用內置的數據機(包含調制器和解調器),用戶在計算機外面看不見數據機。

目的系統一般也包括以下兩個部分:

接收器:接收傳輸系統傳送過來的信號,並把它轉換為能夠被目的設備處理的信息。典型的接收器就是 解調器 ,它把來自傳輸線路上的模擬信號進行解調,提取出在發送端置入的消息,還原出發送端產生的數字比特流。

終點(destination):終點設備從接收器獲取傳送來的數字比特流,然後把信息輸出(例如,把漢字在計算機屏幕上顯示出來)。終點又稱為目的站,或 信宿 。

在源系統和目的系統之間的傳輸系統可以是簡單的傳輸線,也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。

通信的目的是傳送消息(message)。 如話音、文字、圖像、視頻等都是消息。 數據(data)是運送消息的實體。 根據RFC4949給出的定義,數據是使用特定方式表示的信息,通常是有意義的符號序列。這種信息的表示可用計算機或其他機器(或人)處理或產生。 信號(signal)則是數據的電氣或電磁的表現。 根據信號中代表消息的參數的取值方式不同,信號可分為以下兩大類:

(1) 模擬信號,或連續信號一代表消息的參數的取值是連續的。 例如在上圖中,用戶家中的數據機到電話端局之間的用戶線上傳送的就是模擬信號。

(2) 數字信號,或離散信號一代表消息的參數的取值是離散的。 例如在上圖中,用戶家中的計算機到數據機之間,或在電話網中繼線上傳送的就是數字信號。在使用時間域(或簡稱為時域)的波形表示數字信號時,代表不同離散數值的基本波形就稱為 碼元① 。在使用二進制編碼時,只有兩種不同的碼元,一種代表0狀態而另一種代表1狀態。

① 碼元 是指用一個固定時長的信號波形(數字脈沖)表示一位k進制數字,代表不同離散數值的基本波形,是數字通信中數字信號的計量單位,這個時長內的信號稱為k進制碼元,而該時長稱為碼元寬度。一個瑪元所攜帶的信息量是不固定的,而是由調制方式和編碼方式決定的。

信道按傳輸信號形式的不同,可分為傳送模擬信號的模擬信道和傳送數字信號的數字信道兩大類;信道按傳輸介質的不同可分為無線信道和有線信道。

信道上傳送的信號有基帶信號和寬頻信號之分。來自信源的信號常稱為基帶信號(即基本頻帶信號)。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。基帶信號將數字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示,然後送到數字信道上傳輸(稱為基帶傳輸);寬頻(帶通)信號將基帶信號進行調制後形成頻分復用模擬信號,然後送利模擬信道上傳輸(稱為寬頻傳輸)。

信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。因此, 一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道 。從通信的雙方信息交互的方式來看,可以有以下三種基本方式:

(1) 單向通信 又稱為單工通信,即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬於這種類型。

(2) 雙向交替通信 又稱為半雙工通信,即通信的雙方都可以發送信息,但不能雙方同時發送(當然也就不能同時接收)。這種通信方式是一方發送另一方接收,過一段時間後可以再反過來。

(3) 雙向同時通信 又稱為全雙工通信,即通信的雙方可以同時發送和接收信息。單向通信只需要一條信道,而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道(每個方向各一條)。顯然,雙向同時通信的傳輸效率最高。

速率也稱數據率,指的是數據傳輸速率,表示單位時間內傳輸的數據量。可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示。

1)碼元傳輸速率。又稱波特率,它表示單位時間內數字通信系統所傳輸的碼元個數(也可稱為脈沖個數或信號變化的次數),單位是波特(Bud)。1波特表示數字通信系統每秒傳輸一個碼元。碼元可以是多進制的,也可以是二進制的,碼元速率與進制數無關。

2)信息傳輸速率。又稱信息速率、比特率等,它表示單位時間內數字通信系統傳輸的二進制碼元個數(即比特數),單位是比特/秒(b/s)。

注意:波特和比特是兩個不同的概念,碼元傳輸速率也稱調制速率、波形速率或符號速率。但碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數量上卻又有一定的關系。若一個碼元攜帶比特的信息量,則M波特率的碼元傳輸速率所對應的信息傳輸速率為Mn比特/秒。

㈣ 關於網路通信原理的困惑,求網路達人賜教,萬分感謝!!!

首先說明一下,OSI七層模型是一種思想、思路,是各廠商開發軟體時遵循的通用標准。它詮釋了數據通信的過程。它是個抽象的概念。

回答1:既不是操作系統的TCP/IP協議也不是是網路設備。因為這兩個只是完成7層中的某個功能。tcp(a和b兩台電腦的虛通道建立)工作在傳輸層,ip(路由轉發)工作在網路層。而網路設備。比如路由器(三層交換機也有這個功能,只是和路由器的側重點不一樣)只把數據解析到第三層,在第三層封裝後的數據叫做包。而二層交換機只把數據解析到第二層,在第二層封裝後的數據包叫做幀。

回答2:物理層也就是第一層,處理的數據是比特流。而「本地連接」是工作在應用層也就是第7層。一塊乙太網網卡包括OSI(開方系統互聯)模型的兩個層。物理層和數據鏈路層。物理層定義了數據傳送與接收所需要的電與光信號、線路狀態、時鍾基準、數據編碼和電路等,並向數據鏈路層設備提供標准介面。數據鏈路層則提供定址機構、數據幀的構建、數據差錯檢查、傳送控制、向網路層提供標準的數據介面等功能。

回答3:其實數據鏈路層是把網路層的數據加上頭和尾形成幀再交付給物理層。這就是封裝。

之所以要加上頭和尾是因為物理層只管電信號,必須要有一個特殊的電信號告訴物理層這是一個幀的開始和結尾。

一般頭和尾的電信號是連續的10101010這樣的形式,當物理層接收到信號後,知道這是一個幀來了,經過模數轉換後交付給數據鏈路層,數據鏈路層剝離頭和尾把數據交付給上面的網路層,這就是解封裝的過程。

其實網路的七層結構基本上都是封裝和解封裝的過程,上層數據下來的時候就給他加特定的頭,相當於裝了個信封,就這樣一層層的裝下來。下層的數據送到上層就一層層的剝離頭(信封),直到最後沒有信封得到最終的數據為止。

數據封裝的原理:

數據封裝是指將協議數據單元(PDU)封裝在一組協議頭和尾中的過程。在OSI7層參考模型中,每層主要負責與其它機器上的對等層進行通信。該過程是在「協議數據單元」(PDU)中實現的,其中每層的PDU一般由本層的協議頭、協議尾和數據封裝構成。

每層可以添加協議頭和尾到其對應的PDU中。協議頭包括層到層之間的通信相關信息。協議頭、協議尾和數據是三個相對的概念,這主要取決於進行信息單元分析的各個層。例如,傳輸頭(TH)包含只有傳輸層可以看到的信息,而位於傳輸層以下的其它所有層將傳輸頭作為各層的數據部分進行傳送。在網路層,一個信息單元由層3協議頭(NH)和數據構成;而數據鏈路層中,由網路層(層3協議頭和數據)傳送下去的所有信息均被視為數據。換句話說,特定OSI層中信息單元的數據部分可能包含由上層傳送下來的協議頭、協議尾和數據。

例如,如果計算機A要將應用程序中的某數據發送至計算機B應用層。計算機A的應用層聯系任何計算機B的應用層所必需的控制信息,都是通過預先在數據上添加協議頭。結果信息單元,其包含協議頭、數據、可能包含協議尾,被發送至表示層,表示層再添加為計算機B的表示層所理解的控制信息的協議頭。信息單元的大小隨著每一層協議頭和協議尾的添加而增加,這些協議頭和協議尾包含了計算機B的對應層要使用的控制信息。在物理層,整個信息單元通過網路介質傳輸。

計算機B中的物理層接收信息單元並將其傳送至數據鏈路層;然後B中的數據鏈路層讀取包含在計算機A的數據鏈路層預先添加在協議頭中的控制信息;其次去除協議頭和協議尾,剩餘部分被傳送至網路層。每一層執行相同的動作:從對應層讀取協議頭和協議尾,並去除,再將剩餘信息發送至高一層。應用層執行完後,數據就被傳送至計算機B中的應用程序接收端,最後收到的正是從計算機A應用程所發送的數據。

網路分層和數據封裝過程看上去比較繁雜,但又是相當重要的體系結構,它使得網路通信實現模塊化並易於管理。

解封裝正好是封裝的反向操作,把封裝的數據包還原成數據.

希望對你有幫助,如果你還困惑,建議你看一下網路工程師教程。

㈤ 計算機網路的基本組成是什麼

1、計算機系統 計算機系統主要完成數據信息的收集、存儲、處理和輸出任務,並提供各種網路資源。計算機系統根據在網路中的用途可分為兩類:主計算機和終端。 X主計算機(Host) 主計算機負責數據處理和網路控制,並構成網路的主要資源。主計算機又稱主機,它主要由大型機、中小型機和高檔微機組成,網路軟體和網路的應用服務程序主要安裝在主機中,在區域網中主機稱為伺服器(Server)。 X終端(Terminal) 終端是網路中數量大、分布廣的設備,是用戶進行網路操作、實現人--機對話的工具。一台典型的終端看起來很像一台PC機,有顯示器、鍵盤和一個串列介面。與PC機不同的是終端沒有CPU和主存儲器。在區域網中,以PC機代替了終端,既能作為終端使用又可作為獨立的計算機使用,被稱為工作站(Workstation)。 2、數據通信系統 數據通信系統主要由通信控制處理機、傳輸介質和網路連接設備等組成。 X通信控制處理機 通信控制處理機主要負責主機與網路的信息傳輸控制,它的主要功能是:線路傳輸控制、差錯檢測與恢復、代碼轉換以及數據幀的裝配與拆裝等。在以互動式應用為主的微機區域網中,一般不需要配備通信控制處理機,但需要安裝網路適配器,用來擔任通信部分的功能。 X傳輸介質傳輸介質是傳輸數據信號的物理通道,將網路中各種設備連接起來。常用的有線傳輸有雙絞線、同軸電纜、廣線;無線傳輸介質有無線電微波信號、激光等。 X網路互連設備 網路互連設備是用來實現網路中各計算機之間的連接、網與網之間的互聯、數據信號的變換以及路由選擇等功能,主要包括中繼器(Repeater)、集線器(HUB)、數據機(Modem)、網橋(Bridge)、路由器(Router)、網關(Gateway)和交換機(Switch)等。 3、網路軟體和網路協議 軟體一方面授權用戶對網路資源的訪問,幫助用戶方便、安全的使用網路,另一方面管理和調度網路資源,提供網路通信和用戶所需的各種網路服務。網路軟體一般包括網路操作系統、網路協議、通信軟體以及管理和服務軟體等。 X網路操作系統(NOS) 網路操作系統是網路系統管理和通信控制軟體的集合,它負責整個網路的軟、硬體資源的管理以及網路通信和任務的調度,並提供用戶與網路之間的介面。 目前,計算機網路操作系統有:UNIX、Windows NT、Windows 2000 Server、Netware和Linux。UNIX是唯一跨微機、小型機、大型機的網路操作系統。 X網路協議網路協議是實現計算機之間、網路之間相互識別並正確進行通信的一組標准和規則,它是計算機網路工作的基礎。 在Internet上傳送的每個消息至少通過三層協議:網路協議(network protocol),它負責將消息從一個地方傳送到另一個地方;傳輸協議(transport protocol),它管理被傳送內容的完整性;應用程序協議(Application protocol),作為對通過網路應用程序發出的一個請求的應答,它將傳輸轉換成人類能識別的東西。 一個網路協議主要由語法、語義、同步三部分組成。語法即數據與控制信息的結構或格式;語義即需要發出何種控制信息,完成何種動作以及作出何種應答;同步即事件實現順序的詳細說明。

㈥ 計算機網路(2)| 物理層

首先要知道的是,物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流,而不是指具體的傳輸媒體。因為現在的計算機網路中的硬體設備和傳輸媒體的種類非常的多。而物理層的作用就是要盡可能地屏蔽掉這些不同的差異,從而使得物理層上面的數據鏈路層感覺不到這些差異,這樣就可以讓數據鏈路層「安心」的完成自己的本職工作而不必考慮網路的具體傳輸媒體和通信手段是什麼。

物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體介面有關的一些特性,即以下幾個方面:
(1) 機械特性 :指明介面所用的接線器的形狀與尺寸,引腳數目和排列,固定和鎖定裝置等等
(2) 電氣特性 :指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。
(3) 功能特性 :指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。
(4) 過程特性 :指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

因為物理連接的方式有很多,所以具體的物理協議的種類也有很多,從而傳輸媒體的種類也是非常之多,所以在介紹物理層時,我們應該先對「介面與通信」有一定的了解。

一個通信系統可以劃分為三大部分,即 源系統 傳輸系統 目的系統

首先介紹源系統,源系統一般包括以下兩個部分:
源點: 源點設備產生要傳輸的數據,例如從計算機的鍵盤輸入漢字,計算機產生輸出的數字比特流。源點又稱為 源站 或者 信源
發送器: 通常源點生成的數字比特流要通過發送器編碼後才能夠在傳輸系統中進行傳輸。最典型的發送器就是調制器,現在的很多計算器使用的都是內置的解調器(包括調制器和解調器)。

目的系統一般也包括以下兩個部分:
接收器: 接收傳輸系統傳送過來的信號,並把它轉換為能夠被目的設備處理的信息。典型的接收器就是解調器,
終點: 終點設備從接收器獲取傳送來的數字比特流,然後把信息輸出。終點又稱為 目的站 或者 信宿

在源系統和目的系統之間的傳輸系統可以是簡單的傳輸線,也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。

然後我們要來辨別一下下面的常用術語:
消息: 指語音,文字,圖像等等。
數據: 指使用特定方式表示的信息,通常是有意義的符號序列。這種信息的表示可用計算機或其他機器處理或者產生。
信號: 指數據的電氣或電磁的表現。

根據信號中代表消息的參數的取值方式不同,信號可以分為以下兩大類:
(1)模擬信號: 代表消息的參數的取值是連續的。
(2)數字信號: 代表消息的參數的取值是離散的。

信道 是用來表示向某一個方向傳送消息的媒體,一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。

從通信的雙方信息交互的方式來看,可以有以下三種基本方式:
(1)單向通信: 又稱為單工通信,即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播就是這種類型。
(2)雙向交替通信: 又稱為半雙工通信,即通信雙方都可以發送消息,但不能雙方同時發送(也不能同時接收)。這種通信方式是一方發送另一方接收。
(3)雙向同時通信: 也稱為全雙工通信,即通信雙方都可以同時發送和接收消息。

來自信源的信號稱為 基帶信號 。像計算機輸出的代表各種文字或文件的數據信號都屬於基帶信號。由於基帶信號往往包含有較多的低頻成分和直流成分,但是許多信道並不能傳輸這種低頻分量或是直流分量。所以為了解決這一問題,就必須對基帶信號進行 調制

調制主要是分為兩大類。一類是對基帶信號的波形進行變換,使它能夠與信道的特徵相適應,但是變換後的信號仍然是基帶信號,這一類的調制稱為 基帶調制 ,這一過程也被稱為編碼。還有一類調制則是需要使用載波進行調制,將基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段,並轉換為模擬信號,這樣就能更好的在模擬信道中傳輸,經過載波調制的信號稱為帶通信號,而使用載波的調制稱為 帶通調制

不歸零制: 正電平代表1,負電平代表0。
歸零制: 正脈沖代表1,負脈沖代表0。
曼徹斯特編碼: 位周期中心的向上跳變代表0,位周期中心的向下跳變代表1,但是也可以反過來定義。
差分曼徹斯特編碼: 在每一位的中心處始終有跳變。位開始邊界有跳變代表0,而位開始邊界沒有跳變代表1。

調幅(AM): 即載波的振幅隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於無載波或有載波的輸出。
調頻(FM): 即載波的頻率隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於頻率的 f1 f2
調相(PM): 即載波的初始相位隨著基帶數字信號而變化。例如,0或1分別對應於相位0度或180度。
當然,有時為了達到更高的信息傳輸速率,也必須採用技術上更為復雜但傳輸效果更好的混合調制方法,例如正交振幅調制等等。

限制信息在信道上的傳輸速率的因素主要是以下兩個。
(1)信道能夠通過的范圍頻率
具體信道所能通過的頻率范圍總是有限的。信號中的許多高頻分量往往不能通過信道,就是因為它的頻率超過了信道所能承受的最大頻率,因此就會造成失真現象。

(2)信噪比
雜訊存在於所有的電子設備和通信信道中。由於雜訊是隨機產生的,因此它的瞬時值有時會很大,所以雜訊會使接收端對碼元的判決產生錯誤。但是雜訊的影響是相對的,當信號較強時,雜訊的影響就相對較小。所以我們就要了解到 信噪比 的概念。信噪比就是指信號的平均功率和雜訊的平均功率之比,單位是分貝:

W是帶寬,S是信道內所傳信號的平均功率,N為信道內高斯雜訊的功率。香農公式指出:信道的帶寬或者信噪比越大,則信息的極限傳輸速率就越高。

傳輸媒體也稱傳輸介質或傳輸媒介。傳輸媒體大致可以分為兩大類: 導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體 。下面來具體介紹。

雙絞線就是指將兩根互相絕緣的銅導線並排放在一起,然後用規則的方法絞合起來。絞合可以減少對相鄰導線的電磁干擾。電話系統是使用雙絞線最多的地方,從用戶電話機到交換機的雙絞線稱為 用戶線

模擬傳輸和數字傳輸都會用到雙絞線,其通信距離一般是為幾到幾十公里。

為了提高雙絞線的對抗電磁干擾能力,可以在雙絞線外面再加一層用金屬絲編織而成的屏蔽層,這就是屏蔽雙絞線。,簡稱為 STP

同軸電纜內由導體銅質芯線、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層以及保護塑料外層組成。由於其特有的構造,所以同軸電纜有著良好的抗干擾特性,被廣泛用於傳輸較高速率的數據。目前同軸電纜主要用在有線電視網的信號傳輸當中。它的帶寬是取決於它的質量的。

光纖是光纜通信的傳輸媒體,由於可見光的頻率非常之高,因此一個光纖通信系統的傳輸帶寬遠遠大於目前其他各種傳輸媒體的帶寬。

當光纖從高折射率的傳輸媒體到低折射率的傳輸媒體時,其折射角就會大於入射角。因此如果當入射角足夠大時,就會產生全反射,光也就能沿著光纖傳輸下去。

正是由於上面的原理,所以只要將入射角的角度把握好,就能夠產生全反射來進行傳輸,這也就是光纖傳輸的原理。

光纖不僅具有通信容量大的特點,還有其他的一些特點:
1.傳輸損耗小。
2.抗雷電和電磁干擾性能好。
3.無串音干擾,保密性很高。
4.體積小,重量輕。

我們將自由空間稱為非導引型傳輸媒體,簡單來說就是指無線傳輸。無線傳輸可以使用的頻段很廣,人們已經利用了好幾個波段來進行通信,但是紫外線以及更高的波段現在暫時還是不能用於通信。

短波通信(高頻通信)主要是靠電離層的反射來進行傳輸。但是短波信道的通信質量較差,傳輸速率較低。

無線電微波通信在數據通信中佔有重要的地位。微波在空間中主要是以直線傳播。傳統的微波通信主要有兩種方式,即 地面微波接力通信和衛星通信

要使用某一段無線電頻譜進行通信,通常必須得到本國政府有關無線電頻譜管理機構的許可證。但是也有一些無線電頻段是可以自由使用的。例如ISM,各國的ISM標准可能略有差異。

復用是通信中的基本概念,它是指允許用戶使用一個共享信道來進行通信,達到降低成本,提高利用率的效果。

先來介紹 頻分復用FDM ,頻分復用是指將帶寬分為多份,用戶在分到一定的頻帶後,在通信過程中自始至終都佔用著這一條頻帶,也就是說頻分復用的用戶是在同樣的時間佔用不同的帶寬資源。

然後是 時分復用TDM ,它是指將時間劃分為一段段等長的時分復用幀(TDM幀)。每一個時分復用的用戶在每一個TDM幀中佔用固定序號的時隙。而每一個用戶所佔用的時隙是周期性地出現(其周期就是TDM幀的長度)。時分復用的所有用戶是在不同的時間佔用同樣的頻帶寬度。

最後是 統計時分復用STDM ,它是有一點類似於TDM的,只是STDM幀不是固定分配時隙,而是按需動態的分配時隙。因此統計時分復用可以提高線路的利用率。

波分復用WDM 就是光的頻分復用,也就是使用一根光纖來同時傳輸多個光載波信號。

碼分復用CDM 是另一種共享信道的方法。而人們更常使用碼分多址CDMA來稱呼它。這種復用方式的具體做法是可以讓每一個用戶在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信,由於各個用戶使用經過特殊的不同碼型,因此各用戶之間不會造成干擾。而且通過這種方式發送的信號具有很強的抗干擾能力,其頻譜類似於白雜訊,不容易被他人發現。

碼分復用的工作原理是將每一個比特時間再劃分為m個短的間隔,稱之為碼片。一般情況下m的值是64或128。

使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列。一個站如果要發送比特1,則發送它自己的m bit碼片序列。如果要發送比特0,則發送該碼片序列的二進制反碼。舉例來說:

有時為了方便起見,我們會將碼片中的0寫為-1,1寫為+1。

現假定S站要發送信息的數據率為b bits/s,由於每一個比特要轉換成m個比特的碼片,因此S站實際上發送的數據率提高到mb bit/s,同時S站所佔用的頻帶寬度也提高到原來數值的m倍。這種方式就是 擴頻 的一種。擴頻通信通常有兩大類,一種是直接序列擴頻DSSS,另一種是跳頻擴頻FHSS。

CDMA系統的重要特點是每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交,並且在實用的系統中是使用偽隨機碼序列。

在早期的電話網當中,從電話局到用戶電話機的用戶線採用最廉價的雙絞線電纜,而長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式。由於數字通信與模擬通信相比,無論數傳輸質量上還是從經濟上都有明顯的優勢,所以現在長途干線大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。

但是早期的數字傳輸系統有著許多的缺點,其中最主要的是以下兩個:
(1)速率標准不統一: 由於歷史的原因,多路復用的速率體系有兩個互不兼容的國際標准。所以國際范圍的基於光纖高速數據傳輸就很難實現。
(2)不是同步傳輸: 在過去各國的數字網主要是採用准同步的方式,所以當數據傳輸速率很高時,收發雙方的時鍾同步就成為很大的問題。

所以為了解決這些問題,美國推出了一個數字傳輸標准,叫做同步光纖網SONET。整個的同步網路的各級時鍾都來自一個非常精確的主時鍾。同時,SONET為光纖傳輸系統定義了同步傳輸的線路速率等級結構:

寬頻的接入技術主要包括有線寬頻接入和無線寬頻接入。在這里先來介紹有線寬頻接入。

ADSL技術的全稱是非對稱數字用戶線技術,具體指的是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造,使它能夠承載寬頻數字業務。具體來說ADSL技術就是把0-4 kHZ這一段低端頻譜留給傳統電話使用,而把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。

ADSL的 傳輸距離 取決於數據率和用戶線的線徑(用戶線越細,信號傳輸時的衰減就越大)。而ADSL所能得到的最高數據傳輸速率還與實際的用戶線上的信噪比密切相關。

ADSL在 數據率 方面由於用戶在線的具體條件相差較大,因此ADSL採用自適應調制技術使用戶線能夠傳送盡可能高的數據率。當ADSL啟動時,用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到干擾的情況以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。但是ADSL不能保證固定的數據率,所以對於用戶線很差的甚至無法開通ADSL。

基於ADSL的接入網由以下三大部分組成:數字用戶線接入復用器,用戶線和用戶家中的一些設施。

ADSL技術也在發展,現在已經有了更高速率的ADSL標准,稱之為 第二代ADSL ,第二代ADSL改進的地方主要是:
1. 通過提高調制效率得到了更高的數據率。
2. 採用了無縫速率自適應技術SRA,可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下,自適應的調整數據率。
3. 改善了線路質量評測和故障定位功能。

HFC網是目前覆蓋面很廣的有線電視網CATV的基礎上開發的一種居民寬頻接入網,除了可以傳送CATV外,還能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。

為了提高傳輸的質量,HFC網將原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖,而光纖從頭端連接到光纖結點,在光纖結點光信號被轉換為電信號,最後信號被送到每一個用戶的家庭。

FTTx是一種實現寬頻居民接入網的方案,代表多種寬頻接入的方式。這里的x代表不同的光纖接入地點,例如FTTH光纖到戶,FTTB光纖到大樓等等。

現在的長距離信號傳輸大都是採用光纖傳輸,只有在到了臨近用戶家中時,才將光纖轉換為銅纜。但是一個用戶是遠用不了一根光纖的通信容量,因此我們在光纖干線和用戶之間安裝一種轉換裝置即 光配線網 ,使得許多用戶能夠共享一根光纖的通信容量。由於光配線網無需使用電源,因此我們將其稱為無源光網路。