第二章 數(shù)據(jù)傳輸.doc

第二章 數(shù)字通信基本原理2.1數(shù)據(jù)傳輸2.1.1數(shù)據(jù)和信號(hào)l 數(shù)據(jù)是信息的表示形式，它是計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象。數(shù)據(jù)的類型有：文本、圖像、音頻和視頻。l 數(shù)據(jù)自身的特性又可分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)的值是連續(xù)變化的，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值只能取若干有限的離散值。 文本表示文字信息，世界上有各種不同的語言和文字，采用一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的比特序列編碼來代表文字。舉例：ASCII、Unicode分別1、2字節(jié)表示。 圖像是視覺信息的表示形式，它是由許多稱為像素的點(diǎn)在行和列上排列而成的二維信息結(jié)構(gòu)，每個(gè)像素點(diǎn)的值代表該像素點(diǎn)的亮度或顏色，全部像素點(diǎn)的集合就表示一幅圖像。例如： 400600=24萬像素。如果是數(shù)字圖像，若每像素量化為8比特，則該圖像的大小是1.92Mb。 視頻數(shù)據(jù)是影像信息的表示形式，可由攝像機(jī)拍攝獲得也可以由圖像序列組合而成。例如，電視信號(hào)就是由每秒25幀的圖像序列組合而成的。視頻信號(hào)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，如果由上面的圖像構(gòu)成的視頻，則它的數(shù)據(jù)率為1.9225=48Mbs。視頻數(shù)據(jù)也是一個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)流，在傳輸中對(duì)傳輸?shù)难舆t變化要求很嚴(yán)格。l 信號(hào)是信息在媒體上的表示形式，它以電磁能量的方式在媒體上傳輸。信號(hào)也分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種形式。在通信和網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)有電信號(hào)和光信號(hào)兩類信號(hào)。2.1.2模擬傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)l 模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)無線電廣播、傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)、早期的固定電話和第一代移動(dòng)電話均屬于這一類型，通常是把模擬的語音或視頻調(diào)制到高頻信號(hào)上進(jìn)行傳輸。l 模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)由于數(shù)字傳輸?shù)膬?yōu)越性，要將模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸，必須要將模擬數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。通常采用PCM編碼和調(diào)制（delta modulation），先把模擬數(shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后再把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)在信道上傳輸?，F(xiàn)代的固定電話系統(tǒng)只在用戶到端局的幾公里的傳輸是模擬的，到了交換局以后已是數(shù)字傳輸，到了用戶接收端又還原為模擬數(shù)據(jù)。因此，可以把固定電話系統(tǒng)看作模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道的傳輸系統(tǒng)。l 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號(hào)傳輸早期的固定電話系統(tǒng)全是模擬系統(tǒng)，為了能在電話網(wǎng)上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，采用調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變?yōu)槟M信號(hào)在電話網(wǎng)上傳輸。傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)（CATV）是模擬傳輸系統(tǒng)，使用線纜調(diào)制解調(diào)器（Cable Modem）可以傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；無線局域網(wǎng)也是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬傳輸系統(tǒng)。l 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)傳輸計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬于這一類?；鶐鬏敂?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過線路編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)在鏈路上傳送的例子。2.2 信號(hào)分析基礎(chǔ)通信系統(tǒng)中要傳輸?shù)氖前ㄐ畔⒌男盘?hào)，因此對(duì)通信系統(tǒng)分析離不開信號(hào)的分析。描述信號(hào)的基本方法是用其數(shù)學(xué)表達(dá)式，通常為時(shí)間的函數(shù)，繪出函數(shù)的圖形（稱為信號(hào)的波形），這種方法稱為“時(shí)域分析法”。時(shí)域分析法對(duì)于計(jì)算信號(hào)的某時(shí)刻的值很方便，但用其分析信號(hào)更多特征，往往較困難。一般地，利用傅里葉變換技術(shù)將時(shí)域信號(hào)被換到頻域進(jìn)行分析，以確定信號(hào)的帶寬，是否可提取時(shí)鐘信號(hào)等問題，這種方法稱為“頻域分析法”。2.2.1 信號(hào)的頻譜分析分析信號(hào)的頻域分布，可以確定信號(hào)的帶寬，以合理分配信道。傅里葉變換可以使信號(hào)的時(shí)域和頻域建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。(1) 周期信號(hào)及頻譜分析周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式如下其中，為傅里葉系數(shù)，寫為，。|-關(guān)系圖稱為振幅頻譜（簡(jiǎn)稱頻譜）周期性矩形信號(hào)的頻譜(手寫)（改）(a) (b)圖2-4 周期性矩形脈沖信號(hào)的頻譜注：振幅頻譜的物理意義（手寫）結(jié)論：l 周期性矩形脈沖的頻譜是離散的并縱軸對(duì)稱l 周期性矩形脈沖的包絡(luò)線是抽樣函數(shù)l 從頻譜圖中可以看到信號(hào)包含哪些諧波分量及其振幅大小l 因?yàn)樾盘?hào)的能量與振幅的平方成正比，信號(hào)的能量主要集中在第一個(gè)過零點(diǎn)的單邊頻率范圍l 越小，帶寬越大(2) 矩形脈沖信號(hào)對(duì)于矩形脈沖信號(hào) （改）(a) (b)圖2-3 單個(gè)矩形脈沖信號(hào)及其頻譜圖對(duì)于2-3(a)所示的單矩形脈沖信號(hào)，根據(jù)傅里葉變換公式，求得矩形脈沖函數(shù)的頻譜為，其頻譜圖如圖2-3(b)所示。 （手寫）結(jié)論：l 非周期函數(shù)的頻譜是連續(xù)的并關(guān)于縱軸對(duì)稱l 可以看出信號(hào)包含哪些頻率分量及其振幅l 單個(gè)矩形脈沖的包絡(luò)線是抽樣函數(shù)l 單個(gè)矩形脈沖的能量集中在第一個(gè)過零點(diǎn)的單邊頻率范圍l 越小，帶寬越大(3) 沖激信號(hào)及頻譜時(shí)域沖激信號(hào)：頻域沖激信號(hào)：22.2信號(hào)的帶寬l 定性：信號(hào)能量集中的頻率范圍。這個(gè)頻率范圍內(nèi)的分量，對(duì)標(biāo)識(shí)信號(hào)起決定性的作用l 定量計(jì)算：（前提原始信號(hào)的能量集中在=0附近）信號(hào)的帶寬是占信號(hào)總能量（或功率）90%（95%，99%）的頻率范圍（公式手寫）l 工程近似：信號(hào)頻譜曲線第一個(gè)過零點(diǎn)的單邊頻率范圍n 周期性矩形脈沖函數(shù)和單個(gè)矩形函數(shù)B=1/n 隨機(jī)的矩形脈沖序列的帶寬用單個(gè)矩形脈沖的帶寬來估算B=1/(*c)2.2.3信號(hào)通過線性系統(tǒng)l 線性網(wǎng)絡(luò)頻率傳輸特性函數(shù)網(wǎng) 絡(luò)n 時(shí)域響應(yīng)（手寫）n 頻域響應(yīng)（手寫）n 線性網(wǎng)絡(luò)頻率傳輸特性函數(shù)的物理意義（手寫）2.2.4信道帶寬和信道容量1. 低通系統(tǒng)帶寬對(duì)于如下圖所示的理想低通系統(tǒng)，其帶寬，單位為Hz。圖2-6 理想低通系統(tǒng)特性2. 帶通系統(tǒng)帶寬對(duì)于下圖的理想帶通系統(tǒng)，其帶寬。圖2-7 理想帶通系統(tǒng)特性3. 3dB帶寬對(duì)于下圖所示系統(tǒng)，其帶寬定義為幅頻特性在頻帶中心處取值的0.707倍以內(nèi)（即3dB內(nèi)）的頻率范圍，也稱作3dB帶寬。即圖2-8 系統(tǒng)的3dB帶寬系統(tǒng)帶寬也稱信道帶寬，與信號(hào)帶寬不同。系統(tǒng)帶寬指系統(tǒng)的傳輸能力，信道允許的頻率范圍；而信號(hào)帶寬指攜帶信息的信號(hào)的頻率分布范圍。4. 信道容量信道容量（C）指信道中無差錯(cuò)傳輸信息的最大速率，分為連續(xù)信道的信道容量和離散信道的信道容量。 對(duì)于連續(xù)信道的信道容量，即Shannon 公式式中，S為信號(hào)的功率；N為噪聲功率；S/N為信噪比。幾點(diǎn)說明： S/N增大C也增大，N0，則C； B增大C增大，但B無限增加時(shí)，C趨于定值； 信道容量一定時(shí)，帶寬B與信噪比可以互換。2.3 數(shù)字傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過線路編碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)在鏈路上傳送的例子。2.3.1數(shù)據(jù)傳輸率l 數(shù)據(jù)元素與信號(hào)元素?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的（一塊信息）的最小實(shí)體，即位定義為數(shù)據(jù)元素。數(shù)字信號(hào)的最小單元定義為信號(hào)元素。信號(hào)元素是載體，而數(shù)據(jù)元素被信號(hào)元素所承載。l 數(shù)據(jù)速率和信號(hào)速率數(shù)據(jù)速率（data rate）為1秒發(fā)送的數(shù)據(jù)元素（位）的數(shù)量，單位為每秒位（bps）。數(shù)據(jù)速率又稱比特率（bit rate）。信號(hào)速率（signal rate）是每秒發(fā)送的信號(hào)元素的數(shù)量。單位是波特（baud）。信號(hào)速率有時(shí)稱為脈沖速率（pulse rate）、調(diào)制速率（modulation rate）或波特率。l 數(shù)據(jù)速率和信號(hào)速率的關(guān)系 定義比率r為每個(gè)信號(hào)元素承載的數(shù)據(jù)元素的數(shù)量，(定義c為情形因子（比特率和波特率的關(guān)系還取決于數(shù)據(jù)模式。如果數(shù)據(jù)模式是全1或全0，與數(shù)據(jù)模式是交替0和1信號(hào)速率是不同的從帶寬角度看。）)S=N1/r (baud) N數(shù)據(jù)速率（bps），S信號(hào)速率，r兩者的比率l 帶寬 信號(hào)帶寬與信號(hào)速率成正比。最小帶寬：Bmin=cN1/r 如果給出通道帶寬，我們可得最大數(shù)據(jù)速率如下：Nmax=（1/c）Br2.3.2線路編碼方案1.要求l 基線偏移 在解碼數(shù)字信號(hào)時(shí)，接受方計(jì)算接收到信號(hào)功率的運(yùn)行平均值。這個(gè)平均值稱為基線（baseline）。輸入信號(hào)的功率會(huì)與基線比較來確定數(shù)據(jù)元素的值。一個(gè)0或1的長(zhǎng)字符會(huì)引起基線偏移（baseline wandering）是的接收端不能正確進(jìn)行解碼。一個(gè)好的線路編碼方案需要防止基線偏移。l 直流成分 但數(shù)字信號(hào)中的電平保持一段時(shí)間的恒定時(shí)，頻譜會(huì)產(chǎn)生很低的頻率（傅立葉分析的結(jié)果）。這些接近零的頻率稱為DC（直流）成分，會(huì)給不允許通過低頻率的系統(tǒng)或使用電子耦合的系統(tǒng)（如變壓器）帶來問題，對(duì)于這類系統(tǒng)，我們使用無直流成分（DC COMPONENT）的方案。l 自同步（self-synchronizing） 為了正確地解釋從發(fā)送方接收到的信號(hào)，接受方的位間隔必須與發(fā)送方的位間隔嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。如果接收方的時(shí)鐘快了或者慢了，位間隔就不會(huì)匹配，接受方可能會(huì)錯(cuò)誤地解釋信號(hào)。l 信號(hào)的帶寬 l 抗干擾2方案l 單極性編碼方案不歸零（）高電平，低電平。最佳門限電平應(yīng)選擇脈沖幅度的一半。缺點(diǎn)：在信號(hào)隨信道特性變化時(shí)，難以保持最佳門限。連“”或連“”碼時(shí)，難以提取位同步信息。有直流成分。l 極性編碼方案 不歸零電平編碼（）和不歸零反相編碼（）在中，電平?jīng)Q定位值。在中電平是否反相轉(zhuǎn)決定了位值；兩者都有的平均信號(hào)速率；能量集中在到之間的頻率；都有成分問題；都有基線偏移問題，但在只在全零時(shí)有。在中，電平?jīng)Q定位值。在中電平是否反相轉(zhuǎn)決定了位值；兩者都有的平均信號(hào)速率；能量集中在到之間的頻率；都有成分問題；都有基線偏移問題，但在只在全零時(shí)有。 歸零編碼（）當(dāng)接收方和發(fā)送方時(shí)鐘不同步時(shí)編碼的重要問題就發(fā)生了。接收方不知道一個(gè)位何時(shí)結(jié)束，下一個(gè)位何時(shí)開始。編碼中，位中的跳變用于同步。 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的思想和的思想共同組成了曼徹斯特編碼方案，位的持續(xù)時(shí)間被二等分。在前半部分電平保持一個(gè)水平，后半部分變成另一個(gè)水平。為中間的跳變提供了同步。差分曼徹斯特組合了和的思想。位值在開始時(shí)確定。如果下一位是，就有一個(gè)跳變。如果是，則沒有跳變。優(yōu)點(diǎn)：沒有基線偏移，沒有直流成分。缺點(diǎn)：信號(hào)速率是的兩倍，做小帶寬是的兩倍。l 多電平方案目標(biāo)：通過把m個(gè)數(shù)據(jù)元素的模式編碼成n個(gè)信號(hào)元素的模式。目的：增加每波特的位數(shù)，增加數(shù)據(jù)速率或者降低帶寬。表示：mBnL。m：是二進(jìn)制模式的長(zhǎng)度，B表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，n是信號(hào)模式的長(zhǎng)度，L是信號(hào)中的電平數(shù)。L=2時(shí)用B表示、L=3時(shí)用T表示、L=4時(shí)用Q表示。2m=Ln ？ 2B1Q 兩個(gè)二元一個(gè)四元，數(shù)據(jù)位2位，信號(hào)電平4個(gè)。 對(duì)nB1L 多電平方案編碼比特率與波特率的關(guān)系： N=S2L. L=2n 8B6T 8個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)編碼成6個(gè)3（ternary）電平的脈沖，如圖2-14所示。共有28=256個(gè)不同的數(shù)據(jù)，36=729個(gè)不同的波形組合，在將數(shù)據(jù)一對(duì)一地映射成波形時(shí)，還存在473個(gè)冗余的波形，它們可用作同步、差錯(cuò)檢測(cè)和直流平衡，即減少總信號(hào)的直流成分。在100Base-T4以太網(wǎng)中采用了這種編碼，數(shù)據(jù)率為100Mbs，則波特率為10068=75MBd(兆波特)。該標(biāo)準(zhǔn)采用3類雙絞線，每對(duì)雙絞線只能用到25MBd，所以采用3對(duì)3類雙絞線并行傳送。一個(gè)8B6T相當(dāng)于2個(gè)4B3T，4比特?cái)?shù)據(jù)用同時(shí)在3對(duì)雙絞線上各傳送一個(gè)3電平脈沖來實(shí)現(xiàn)。 4D-PAM5 4D-PAM5稱為4路5電平脈沖振幅調(diào)制（four-dimensional five-level pulse amplitude modulation）。在8B4Q中，8比特?cái)?shù)據(jù)映射成4個(gè)4電平脈沖組成的波形。28=44=256，是一對(duì)一的變換。而4D-PAM5也是對(duì)8比特?cái)?shù)據(jù)編碼，它有5個(gè)電平，零電平不用來表示數(shù)據(jù)，只用4個(gè)4電平脈沖信號(hào)，因此也是一對(duì)一的變換。但是它在4條傳輸線路上并行傳輸8比特?cái)?shù)據(jù)，以降低對(duì)每一條線路的帶寬要求。在1000Base-T中用4對(duì)雙絞線達(dá)到1000Mb/s速率，每對(duì)線的速率為250Mb/s。每對(duì)線上傳輸一個(gè)4電平的脈沖，每個(gè)脈沖代表2比特?cái)?shù)據(jù)。故每對(duì)線的波特率只有125MBd。 奈奎斯特比特率：無噪聲通道的信道容量比特率=2通道帶寬log2LL 信號(hào)電平數(shù)We have a channel with a 1-MHz bandwidth. The SNR for this channel is 63. What are the appropriate bit rate and signal level?SolutionFirst, we use the Shannon formula to find the upper limit.The Shannon formula gives us 6 Mbps, the upper limit. For better performance we choose something lower, 4 Mbps, for example. Then we use the Nyquist formula to find the number of signal levels.l 多線路傳輸 MLT-3l 塊編碼 4B/5Bl 擾動(dòng) HDB32.3.3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字傳輸當(dāng)需要將模擬信號(hào)通過數(shù)字信道傳輸時(shí)，首先需要將模擬信號(hào)變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后再用前面講到的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的方法變?yōu)閿?shù)字信號(hào)加到媒體上。也就是經(jīng)過模擬信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)的步驟來實(shí)現(xiàn)。將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法也叫模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換（A/D），其逆變換稱為數(shù)字到模擬變換（D/A）。模擬信號(hào)數(shù)字化的方法大致可分為“波形編碼”和“參數(shù)編碼”兩類。2.3.3.1脈沖編碼調(diào)制傳輸（PCM）1. 采樣（脈沖振幅調(diào)制 PAM）抽樣就是按照抽樣定理把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一系列時(shí)間上離散的抽樣值的過程，能否由抽樣值重建原信號(hào)，這取決于是否滿足抽樣定理。抽樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化的理論依據(jù)。采樣定理：一個(gè)頻帶限制在（0，）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)，如果用Fs 2Fh的信號(hào)對(duì)它進(jìn)行取樣（或以的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣），則信號(hào)將被所得的抽樣值完全決定（或者可以通過截止頻率為Fh的理想低通濾波器完全地恢復(fù)原信號(hào)）。這就是著名的奈奎斯特采樣定理 。是最大允許采樣間隔，稱為奈奎斯特間隔，相對(duì)應(yīng)的最低采樣速率稱為奈奎斯特速率。2. 量化量化是把幅度上仍連續(xù)的的抽樣值進(jìn)行幅度離散，即利用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來表示模擬信號(hào)抽樣值的過程時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)經(jīng)抽樣后的樣值序列，雖然在時(shí)間上離散，但在幅值上仍然是連續(xù)的，即抽樣值可以取無窮多個(gè)可能值，因此仍屬模擬信號(hào)。l 量化過程： 間隔劃分：信號(hào)取值的范圍內(nèi)按一定規(guī)律（如等間隔）分成N個(gè)，每層為一個(gè)量化層 量化電平：各個(gè)間隔的中間值 歸并：各個(gè)采樣值用相應(yīng)的量化電平替代示意圖：l 量化誤差: 量化電平與采樣值的差l 最大量化誤差：l 最大相對(duì)量化誤差：Um=Umax-Umin，N，Um的關(guān)系：=Um/N （手寫）max%=1/2N N=2n max%=2-(n+1)l 信號(hào)的量化信噪比A telephone subscriber line must have an SNRdB above 40. What is the minimum number of bits per sample?Telephone companies usually assign 7 or 8 bits per sample.3. 編碼把量化后的信號(hào)電平值變換成二進(jìn)制碼組的過程稱為編碼，其逆過程稱為譯碼。編碼需要考慮以下問題：碼字和碼型的選擇對(duì)于個(gè)量化電平，可以用位二進(jìn)制碼來表示，其中的每一個(gè)碼組稱為一個(gè)碼字。碼型指的是代碼的編碼規(guī)律，其含義是把量化后的所有量化級(jí)，按其量化電平的大小次序排列起來，并列出各對(duì)應(yīng)的碼字，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的整體稱為碼型。常用的二進(jìn)制碼型有三種：自然二進(jìn)碼、折疊二進(jìn)碼等。2.3.3.2 調(diào)制DM（Delta Modulation）它比PCM方法簡(jiǎn)單，它不是對(duì)模擬信號(hào)采樣后的樣本值量化，它將編碼器產(chǎn)生的階梯波與輸入的模擬信號(hào)的差值進(jìn)行編碼，當(dāng)輸入的模擬信號(hào)大于階梯波信號(hào)時(shí)，輸出比特值1，當(dāng)小于階梯波信號(hào)時(shí)輸出比特值0。圖2.3.4數(shù)據(jù)通信模式數(shù)據(jù)通信有三種模式：1）單工方式。通信是單方向的，一端只能發(fā)送數(shù)據(jù)，另一端只能接收數(shù)據(jù)。無線廣播、傳統(tǒng)的有線電視、GPS等均是采用單工方式。2）半雙工方式。通信可以是雙向的，通信的兩端設(shè)備既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，在任意一個(gè)時(shí)刻，信道上只有一個(gè)方向能傳輸數(shù)據(jù)，例如步話機(jī)。3）全雙工方式。同時(shí)在兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，如電話系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)等。2.3.5數(shù)據(jù)傳送方式 兩個(gè)設(shè)備之間的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送有兩種方式：并行傳送和串行傳送。1）并行傳送并行傳送的效率高，一次傳送多個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，但要用多根數(shù)據(jù)線并行連接，用在要求高數(shù)據(jù)傳輸速率，且兩個(gè)設(shè)備相距不遠(yuǎn)的場(chǎng)合。2）串行傳送數(shù)據(jù)只在一根數(shù)據(jù)線上傳輸，節(jié)省傳輸線，傳輸效率低，用在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膱?chǎng)合。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，可選用高帶寬的信道。串行傳送又分為異步傳送和同步傳送兩種：l 異步傳送。異步方式是一次傳送一個(gè)字節(jié)，在一個(gè)字節(jié)的前面加l比特的0作為起始位，在后面加12比特的1作為停止位，構(gòu)成十位至十一位比特長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳送。收發(fā)設(shè)備之間不必有同步時(shí)鐘信號(hào)，在傳送的字節(jié)之間可以有任意的空閑，這時(shí)線路上一直保持高電位1，當(dāng)下一字節(jié)到來時(shí)，線路出現(xiàn)低電位0表示傳送開始。l 同步傳送。在收發(fā)設(shè)備之間用同步信號(hào)傳送由0和1組成的比特序列數(shù)據(jù)，不加起始位和停止位到數(shù)據(jù)上。但要有幀同步措施。2.4模擬傳輸（調(diào)制技術(shù)）為了在模擬信道中傳送數(shù)字信號(hào)，必須把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，才能在模擬信道中通過。把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)有很多種調(diào)制形式，一般常采用正弦信號(hào)作載波。式中，是幅度，是載波頻率，是載波信號(hào)的初相位。載波的調(diào)制是用數(shù)據(jù)流改變載波的幅度、頻率和相位。2.4.1振幅鍵控（ASK）振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控。l 已調(diào)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示設(shè)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)為載波信號(hào)為 Sc（t）=cosct則二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)表示為式中，為電信號(hào)，為數(shù)字基帶信號(hào)的周期，為載頻。l 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的時(shí)間波形l 2ASK信號(hào)頻譜和帶寬 線性調(diào)制f（t）cosct的振幅頻譜與f（t）振幅頻譜的關(guān)系 2ASK信號(hào)頻譜（手畫） 帶寬B2ASK=2Bbase=2S=2N。2ASK應(yīng)用于早期電報(bào)通信，但抗噪聲能力差，數(shù)字通信站很少使用，但它是研究其他數(shù)字調(diào)制方式的基礎(chǔ)。2.4.2頻移鍵控（FSK）正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在頻率和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)（2FSK）。l 已調(diào)信號(hào)的數(shù)學(xué)表示l 二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形 波形分解成頻率不同的兩個(gè)ASK的疊加（手畫）l 2FSK信號(hào)頻譜和帶寬 頻譜 2FSK信號(hào)帶寬B2FSK=2Bbase+|f2-f1|=2S+2Df=2N+2Df解釋D，f（手寫）2.4.3相移鍵控1二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）l 數(shù)學(xué)表示S2psk=cosct-表示“1”S2psk=cos（ct+）-表示“0”通常用已調(diào)信號(hào)載波的0和180分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0?；鶐盘?hào)時(shí)極性不歸零信號(hào)l 二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在著180的相位模糊。所以2PSK信號(hào)的相干解調(diào)存在隨機(jī)的“倒相”現(xiàn)象，從而使得2PSK在實(shí)際中很少使用。2.二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）l 表示2DPSK方式使用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可以定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為：，表示數(shù)字信息“0”-與前一碼元已調(diào)信號(hào)同相，表示數(shù)字信息“1”-與前一碼元已調(diào)信號(hào)同相l(xiāng) 二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)的時(shí)間波形（與2PSK畫在一起）l 2PSK和2DPSK信號(hào)頻譜和帶寬 頻譜 帶寬B2PSK= B2DPSK =2Bbase=2S=2N。2.5寬帶利用l 前提：?jiǎn)蝹€(gè)信號(hào)的帶寬往往遠(yuǎn)小于信道的帶寬?？梢园讯鄠€(gè)低帶寬（速率）的輸入信號(hào)組合在一起，構(gòu)成一個(gè)更高帶寬（速率）的信號(hào)在媒體上傳輸。l 目的：高效利用通信系統(tǒng)的資源。l 表示： 鏈路（link）：物理的中繼線路 信道（channel）：?jiǎn)蝹€(gè)信號(hào)的通路 一個(gè)高帶寬鏈路可劃分成n個(gè)信道l 常用的復(fù)用方式：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用2.5.1頻分復(fù)用l 頻率分割制 把鏈路的帶寬劃分成互不重疊頻段分配給各個(gè)信道。信號(hào)在信道中同時(shí)傳輸。l 圖示3部電話的語音信號(hào)的帶寬均在4kHz以內(nèi)，將它們復(fù)用在一條模擬鏈路上傳輸，用調(diào)制器把3個(gè)04kHz的頻譜分別平移到2032kHz的范圍內(nèi)，媒體上復(fù)合信號(hào)的帶寬是12khz，是一路輸入帶寬的3倍。在分用器上，用3個(gè)帶通濾波器分離出3個(gè)調(diào)制信號(hào)，然后再經(jīng)過解調(diào)制得到3個(gè)語音信號(hào)送電話終端。l 模擬載波系統(tǒng) 分級(jí)復(fù)用。一個(gè)主群必須有2.40MHz的帶寬，但由于超群之間需要防護(hù)頻帶，使得總帶寬上升到2.52MHz。巨群必須有15.12（6*2.52MHz）的帶寬，但為了容納主群之間防護(hù)頻帶而調(diào)整為16.984MHz。2.5.2時(shí)分復(fù)用l 時(shí)間分割制 各信號(hào)在時(shí)域上是分開的，而在頻域上是混疊在一起的l 模擬信號(hào)的時(shí)分復(fù)用 各信號(hào)經(jīng)PCM（脈沖編碼調(diào)制傳輸）后安排在時(shí)間上互不重疊的時(shí)隙上傳輸以達(dá)到在同一鏈路上傳輸多路信號(hào)的一種方法。*加入7遙測(cè)的模型*l 數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用（復(fù)接） 組合低速率的數(shù)字信號(hào)成高速率的數(shù)字信號(hào)l 分類 同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2.5.2.1同步時(shí)分復(fù)用l 時(shí)隙和幀 每個(gè)輸入連接的數(shù)據(jù)流被劃分為多個(gè)單元，其中每個(gè)輸入單元占用一個(gè)輸入時(shí)隙，一個(gè)單元可以是一位，一個(gè)字符或一個(gè)數(shù)據(jù)塊。每個(gè)輸入單元成為一個(gè)輸出單元，占用一個(gè)輸出時(shí)隙。然而，每個(gè)輸出單元的持續(xù)時(shí)間是輸入單元持續(xù)時(shí)間的n分之一（至少）。輸出速率是輸出速率的n倍（至少）。 幀有多個(gè)時(shí)隙組成的完整的循環(huán)構(gòu)成。成幀發(fā)送。幀速率？l 同步時(shí)分系統(tǒng)示意圖 同步復(fù)接 由同一主振器提供時(shí)鐘的數(shù)字信號(hào)稱為同源信號(hào)，同源信號(hào)的數(shù)字復(fù)接稱為“同步復(fù)接”； 異步復(fù)接 異源信號(hào)的數(shù)字復(fù)接稱為“異步復(fù)接”。而對(duì)于異源信號(hào)，因?yàn)楦髯缘臄?shù)碼率都可以在標(biāo)稱值上下有些偏差，也成“準(zhǔn)同步信號(hào)”。用簡(jiǎn)單的方法復(fù)接，合成信號(hào)會(huì)出現(xiàn)重疊或錯(cuò)位現(xiàn)象，從而丟失信息。l 數(shù)據(jù)速率的管理 多級(jí)復(fù)用 多時(shí)隙分配 脈沖填充l 幀同步l 數(shù)字信號(hào)服務(wù)電話公司通過一種數(shù)字信號(hào)的層次結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)TDM，稱為數(shù)字信號(hào)服務(wù)（digital signal,DS）或數(shù)字層次結(jié)構(gòu)(digital hierarchy)。 DS-0服務(wù)是64kbps的單一數(shù)字通道。 DS-1是一種1.544Mbps的服務(wù)。1.544Mbps是24*64kbps加上8kbps的開銷得到?？梢杂米鰡我坏?.544Mbps傳輸服務(wù)，或者作為24個(gè)64kbps通道的多路復(fù)用，或者用戶需要時(shí)，還可以用于適合于1.544Mbps容量的其他服務(wù)類型的組合形式。 DS-2 是一種6.312Mbps服務(wù)。6.312Mbps是96*64kbps加上168kbps的開銷得到的。 DS-3 是一種44.367Mbps服務(wù)，是672*64kbps加上1.368Mbps的開銷得到的。 DS-4 是一種274.176Mbps服務(wù)，是4032*64kbps加上16.128Mbps開銷得到。 國(guó)際存在的兩種標(biāo)準(zhǔn) PCM30/32基群的幀結(jié)構(gòu) 輸出的幀速率 輸入抽樣率8khz ，抽樣間隔125或一個(gè)輸入單元是8位，占用的時(shí)間是8位/64kbps=125。輸出幀的時(shí)間為125，輸出幀的速率為64k 輸出的信息速率 =2.5.2.2異步（統(tǒng)計(jì)）時(shí)分復(fù)用在同步時(shí)分復(fù)用中，每個(gè)時(shí)隙是固定地分配給輸入信號(hào)，是“對(duì)號(hào)入座”的。如果輸入信道中的某幾個(gè)信道沒有數(shù)據(jù)輸入，那么，這幾個(gè)信道對(duì)應(yīng)得時(shí)隙中沒有數(shù)據(jù)，共享信道的利用率就會(huì)降低，如下圖所示l 同步時(shí)分復(fù)用的不足 存在空時(shí)隙。共享信道的利用率降低，因?yàn)樽鳛檩斎牒洼敵龅牡刂分g關(guān)系是同步的和指定的（固定分配的時(shí)隙）。l 在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用優(yōu)點(diǎn) 不存在空時(shí)隙。共享信道的利用率降高。輸入和輸出之間不存在指定或預(yù)定的時(shí)隙，尋址要在每個(gè)時(shí)隙中包含接收方地址。2.5.3波分復(fù)用l 光纖的帶寬 光纖是一帶寬非常寬的導(dǎo)向傳輸媒體，它的速率可達(dá)50 000Gb/s，由于光電轉(zhuǎn)換器件達(dá)不到那樣的高速度，所以目前在光纖中的數(shù)據(jù)速率是2.5Gb/s和10Gb/s。顯然，如果一根光纖上只傳輸一路光信號(hào)，光纖的使用效率是很低的。l 光纖的衰減特性常用的光纖波長(zhǎng)在3個(gè)波段范圍，其中心波長(zhǎng)為0.85，1.30和1.55。人們習(xí)慣用波長(zhǎng)而不用光載波的頻率來說明光信號(hào)。因?yàn)楣馑伲ㄩL(zhǎng)和頻率的關(guān)系是。所以，波長(zhǎng)越短，載波頻率越高。l 波分復(fù)用原理 波分復(fù)用是把多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信道組合在一條光纖上傳輸，也就是通過不同的光載波信號(hào)在一條光纖中傳輸，本質(zhì)上還是頻分復(fù)用。l 原理圖2.6 差錯(cuò)控制技術(shù)2.6.1差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式一般分為三種：對(duì)于不同類型的信道，應(yīng)采用不同的差錯(cuò)控制方式。1. 檢錯(cuò)重發(fā)方式（ARQ）檢錯(cuò)重發(fā)又稱自動(dòng)請(qǐng)求重傳方式ARQ（Automatic Repeat Request）。由發(fā)端送出能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的碼，由收端判決傳輸過程中有無錯(cuò)誤發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，則通過反向信道把這一判決結(jié)果反饋給發(fā)端，然后發(fā)端把收端認(rèn)為錯(cuò)誤的信息再次重發(fā)，從而達(dá)到正確傳輸?shù)哪康?。ARQ的特點(diǎn)：需要反饋信道，譯碼簡(jiǎn)單，對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤和信道干擾較嚴(yán)重時(shí)有效，但實(shí)時(shí)性差，主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信中。2. 前向糾錯(cuò)方式（Forward Error Correction ，F(xiàn)EC）發(fā)送端能夠糾正錯(cuò)誤的碼，收端收到信碼后自動(dòng)地糾正傳輸中的錯(cuò)誤。其特點(diǎn)：?jiǎn)蜗騻鬏敚瑢?shí)時(shí)性好，但譯碼設(shè)備較復(fù)雜。3. 混合糾錯(cuò)方式（Hybrid Error Correction，HEC）HEC是FEC和ARQ方式的結(jié)合。發(fā)送端發(fā)送具有自動(dòng)糾錯(cuò)同時(shí)又能檢錯(cuò)能力的碼。收端收到碼后，檢查差錯(cuò)情況，如果錯(cuò)誤在碼的糾錯(cuò)能力范圍內(nèi)，則自動(dòng)糾錯(cuò)；如果超過了碼的糾錯(cuò)能力，但能檢測(cè)出來，則經(jīng)過反饋信道請(qǐng)求重發(fā)。特點(diǎn)：具有自動(dòng)糾錯(cuò)和檢錯(cuò)重發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到較低的誤碼率。因此，得到廣泛應(yīng)用。2.6.2抗干擾編碼的基本原理l 塊編碼（碼字，數(shù)據(jù)字）長(zhǎng)報(bào)文被分成塊，每塊有k位，稱數(shù)據(jù)字（dataword）（信息字），針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)字按一定規(guī)則附加r位冗余位（監(jiān)督位）構(gòu)成長(zhǎng)度n=k+r的塊稱碼字（碼組）。（碼字中的位也稱作碼元）l 線性分組碼如果碼字中的信息位和監(jiān)督位之間滿足一組線性方程組，則稱為線性碼。如果監(jiān)督位只與本快的信息位相關(guān)稱為分組碼表示為其中，是每組二進(jìn)制信息位的數(shù)目，是碼組的位總位數(shù)，又稱碼長(zhǎng)。為每個(gè)碼組中的監(jiān)督位數(shù)目。如果碼字中位的排列順序如下Cn-1,Cn-2。Cn-k，Cn-k-1。C0Cn-1,Cn-2。Cn-k為k位信息位，Cn-k-1。C0為r位監(jiān)督位。這種格式為系統(tǒng)碼格式。l 檢錯(cuò)的原理對(duì)二進(jìn)制分組碼，由位信息位獲得的碼字共有個(gè)，稱為許用碼字；其余個(gè)碼字未被選用，稱為禁用碼字。檢錯(cuò)就是區(qū)分許用碼字和禁用碼字。以（7,4）碼為例（手寫）l 碼距與最小碼距 碼重：碼字中非零碼元的個(gè)數(shù)稱為碼字的碼重，也成漢明重量。 最小碼重：許用碼字中碼重最小的碼字的碼重。 碼距：兩個(gè)等長(zhǎng)碼組之間相應(yīng)位取值不同的數(shù)目稱為這兩個(gè)碼組的碼距，也成漢明距離。 最小碼距：碼組集中任意兩個(gè)碼字之間的最小距離稱為碼的最小碼離。最小碼距是衡量碼檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力的依據(jù) 線性分組碼的最小碼距=最小碼重。l 最大似然譯碼（糾錯(cuò)的原理）收到的碼字與那個(gè)許用碼字距離最小就把它譯成那個(gè)碼字（舉例）（4,1）碼l 檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力碼的最小距離直接關(guān)系著碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力。對(duì)任意一個(gè)分組碼，在碼字內(nèi)有下列規(guī)律存在： 檢測(cè)個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，則要求碼的最小距離； 糾正個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，則要求碼的最小距離； 糾正個(gè)同時(shí)檢測(cè)個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，則要求碼的最小距離。舉例：分析最小距離的分組碼的抗干擾能力。2.6.3常用的校驗(yàn)碼l 奇偶校驗(yàn)碼l 塊奇偶校驗(yàn)碼l 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC） 模2運(yùn)算 模2運(yùn)算規(guī)則：加法0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=0；減法0-0=0，0-1=1，1-0=1，1-1=0?？梢娔?運(yùn)算的加減具有同樣的結(jié)果，實(shí)際上2個(gè)1比特?cái)?shù)的模2加或減等于2個(gè)1比特?cái)?shù)的異或運(yùn)算。 信息多項(xiàng)式和碼多項(xiàng)式一個(gè)由0和1組成的位串可以寫成一個(gè)多項(xiàng)式，每一項(xiàng)的系數(shù)為位串中1個(gè)比特的值（0或1），每一項(xiàng)的冪是該比特在位串中的位置。若把最高的冪作為多項(xiàng)式的冪，者二進(jìn)制數(shù)的長(zhǎng)度是多項(xiàng)式的冪家1。如位串（1101101）的多項(xiàng)式為。（7,4）碼的信息多項(xiàng)式和碼多項(xiàng)式：（手寫） 循環(huán)碼的特性一個(gè)循環(huán)碼的碼長(zhǎng)為，有個(gè)信息元的線性分組碼，它的特點(diǎn)是任一碼字C的每次循環(huán)移位，得到的是另一碼字。 循環(huán)碼生成多項(xiàng)式 有了信息多項(xiàng)式可通過生成多項(xiàng)式得到碼多項(xiàng)式。一般而言，生成多項(xiàng)式是循環(huán)碼中最低次非零碼多項(xiàng)式，其次數(shù)為。寫成 實(shí)際上生成多項(xiàng)式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，下表就是一些標(biāo)準(zhǔn)的生成多項(xiàng)式及其應(yīng)用的對(duì)象。名稱多項(xiàng)式應(yīng)用CRC-8ATMCRC-10ATM AALCRC-16HDLCCRC-32LAN CRC的編碼方法1） 將信息多項(xiàng)式乘以，得；2）將除以生成多項(xiàng)式，得余式；3）碼字。該碼字就是帶有CRC檢錯(cuò)編碼的數(shù)據(jù)幀，由物理層發(fā)送。 接收方的檢驗(yàn)方法1） 將接收到的（）位比特?cái)?shù)據(jù)，用同一生成多項(xiàng)式做模2除，得余式；2） 判斷：若余式為0，則無錯(cuò)，將幀中數(shù)據(jù)取出；如果余式不為0，則表示出錯(cuò)，丟棄該幀。 舉例（手寫）l 校驗(yàn)和這是TCP/IP協(xié)議常用的檢錯(cuò)碼。它生成檢測(cè)錯(cuò)碼的算法只用到加法，所以它的檢測(cè)錯(cuò)碼稱為校驗(yàn)和，其他基本與CRC方法相同。其校驗(yàn)和的生成和檢驗(yàn)方法如下：(1) 發(fā)送端1） 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)分成多個(gè)16 比特的數(shù)據(jù)塊；2） 將16比特的校驗(yàn)和初值為0，放在數(shù)據(jù)塊的最后；3） 將各數(shù)據(jù)塊的數(shù)和校驗(yàn)和相加；并將超出16比特?cái)?shù)長(zhǎng)度的進(jìn)位加到和的16比特?cái)?shù)的低位，保持和為16比特?cái)?shù)據(jù)長(zhǎng)；4） 將3步得到的和求補(bǔ)，這就是所求的校驗(yàn)和；5） 將數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)和發(fā)送出去。(2) 接收端1） 將接收到的數(shù)據(jù)（包括校驗(yàn)和）分成16比特的數(shù)據(jù)塊；2） 將各數(shù)據(jù)塊和校驗(yàn)和相加，并將超出16比特?cái)?shù)長(zhǎng)度的進(jìn)位加到和的16比特?cái)?shù)的低位，保持和味16比特?cái)?shù)據(jù)長(zhǎng)；3） 對(duì)和求補(bǔ)；4） 若為0，則無錯(cuò)，去掉校驗(yàn)和，接收數(shù)據(jù)；若不為0，說明有錯(cuò)，丟棄數(shù)據(jù)?！九e例】：2.7 通信傳輸介質(zhì)傳輸媒體又叫傳輸介質(zhì)，它是接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備之間的物理通路，是物理層控制的對(duì)象。在傳輸媒體上傳輸?shù)氖请娀蚬獾男盘?hào)。傳輸媒體分為兩類：導(dǎo)向傳輸媒體和非導(dǎo)向傳輸媒體。2.7.1導(dǎo)向傳輸介質(zhì)l 雙絞線l 同軸電纜l 光纖 結(jié)構(gòu) 傳光原理 光纜和電力特種光纜 全介質(zhì)自乘式ADSS,架空地線復(fù)合光纜OPGW等光纖的全稱是光導(dǎo)纖維，它由兩層不同密度的玻璃材料組成，內(nèi)部的玻璃纖維的密度高，直徑只有7100m（1m=10-6m），稱為纖芯，包著纖芯的玻璃材料叫包層，它的密度比纖芯低。光纖上傳輸?shù)氖悄M的光信號(hào)。光纖傳輸系統(tǒng)由3個(gè)部件組成：光源、光接收器和光纖。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在光纖上傳輸采用亮度調(diào)制方法，有光脈沖表示比特值1，無光脈沖表示比特值為0。光在光纖中傳輸?shù)脑硎且罁?jù)光在兩種不同介質(zhì)處會(huì)產(chǎn)生折射。在圖2-37中當(dāng)光到達(dá)兩種介質(zhì)的分界處，由于不同密度的介質(zhì)使光的傳輸產(chǎn)生了折射，當(dāng)入射角小于臨界角時(shí)，光進(jìn)入包層，當(dāng)入射角等于臨界角時(shí)，光折射后，在平行于交界面?zhèn)鬏?，?dāng)入射角大干臨界角時(shí)，光又反射回光纖內(nèi)部傳輸。顯然，最后一種情況正是我們所希望的，光在纖芯四周的包層經(jīng)多次反射而到達(dá)光纖的另一端。圖2-37 光的折射光纖分為多模光纖和單模光纖。多模光纖的纖芯直徑在50100m范圍內(nèi)，光束不同的入射光線沿不同路徑經(jīng)多次反射到達(dá)光接收端，如圖2-38a所示。單模光纖的直徑是810m，比多模光纖細(xì)很多，當(dāng)光纖的直徑小到幾個(gè)光波波長(zhǎng)的時(shí)候，則光纖就如同一個(gè)波導(dǎo)，光只能以直線方式傳播，如圖2-38b所示。單模光纖傳輸距離遠(yuǎn)大于多模光纖，在無光放大器的情況下，單模光纖傳輸距離可達(dá)幾千米，而多模光纖只能傳輸幾千米。光纖中的光源有兩種：發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）和半導(dǎo)體激光器（Semiconductor Laser），光源產(chǎn)生的光波選定在3個(gè)波段內(nèi)，中心波長(zhǎng)分別為0.85、1.30和1.55，在每一波段內(nèi)帶寬都在2530THz（1THz = 1012Hz）范圍內(nèi)，其最大數(shù)據(jù)傳輸速率在50Tb/s范圍。光纖的接收器一般是光敏二極管，當(dāng)它受到光照射時(shí)就產(chǎn)生電脈沖。光敏二極管的典型響應(yīng)時(shí)間是1，這就限制了數(shù)據(jù)傳輸率為1Gb/s。可見光纖的傳輸潛力很大，關(guān)健是提高光電轉(zhuǎn)換器件的響應(yīng)時(shí)間。a) 多模光纖b) 單模光纖圖2-38 光纖多根光纖封裝成光纜，圖2-39和圖2-40給出單根光纖和由3根光纖封裝成的光纜。光纜可以架空鋪設(shè)，大多數(shù)光纜是埋入地下或鋪設(shè)于海底。因此，對(duì)封裝的光纜的抗破壞和抗拉強(qiáng)度要求很高。光纜內(nèi)封裝的光纖的根數(shù)多少不等。光纜的優(yōu)點(diǎn)是帶寬高，信號(hào)衰減小，不受電磁干擾，抗腐蝕和光信號(hào)不易被竊聽等。其缺點(diǎn)是成本高，一根光纖只能單方向傳輸信號(hào)，如要雙向通信，需要兩根光纖。圖2-39單根光纖 圖2-40由3根光纖組成的光纜的橫截面由上述分析可