① 計算機網路-物理層-碼分復用技術
碼分復用CDM(Code Division Multiplexing)是另一種共享信道的方法。實際上，人們更常用的名詞是碼分多址CDMA(Code Division Multiple Access) 。每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。由於各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。碼分復用最初用於軍事通信，因為這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似於白雜訊，不易被敵人發現。現在已廣泛使用在民用的移動通信中，特別是在無線區域網中。採用CDMA可提高通信的話音質量和數據傳輸的可靠性，減少干擾對通信的影響，增大通信系統的容量（是使用全球移動通信系統GSM的4-5倍），降低手機的平均發射功率，等等。
在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip) 。通常m的值是64或128。在下面的原理性說明中，為了畫圖簡單起見，我們設m為8。
使用CDMA的每一個站林指派一個唯一的mbit碼片序列(chip sequence)。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。 例如，指派給S站的8bit碼片序列是00011011。當S發送比特1時，它就發送序列00011011，而當S發送比特0時，就發送11100100。為了方便，我們按慣例將碼片中的0寫為-1，將1寫為+1。因此S站的碼片序列是(-1-1-1+1+1-1+1+1)。
「現假定S站要發送信息的數據率為b bit/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。這種通信方式是 擴頻 (spread spectrum)通信中的一種。擴頻通信通常有兩大類。一種是 直接序列擴DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) ,如上面講的使用碼片序列就是這一類。另一種是 跳頻擴頻FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 。」
1) 每一個站分配的碼片序列 必須 各不相同
2) 任意兩站的碼片序列 還必須互相正交(orthogonal) 。 在實用的系統中是使用偽隨機碼序列。
用數學公式可以很清楚地表示碼片序列的這種正交關系。令向量S表示站S的碼片向量，再令T表示其他任何站的碼片向量。兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的碼片序列的規格化內積(inner proct)都是0 :
例如，向量S為(-1-1-1+1+1-1+1+1)，同時設向量T為(-1-1+1-1+1+1+1-1)，這相當於T站的碼片序列為00101110，將向量S和T的各分量值代入 (1) 式就可看出這兩個碼片序列是正交的。
3) 一個站點與各站碼片反碼的向量的內積正交（等於0）。 上例中，向量S和T碼片反碼的向量的內積也是0。
4) 任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是1。
5) 一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規格化內積值是 -1。
現假定有一個X站要接收S站發送的數據。X站必須知道S站所特有的碼片序列：X站使用它得到的碼片向量S與接收到的未知信號進行求內積的運算。X站接收到的信號是各個站發送的碼片序列之和。根據上面的公式(1)和(2)，再根據疊加原理（假定各種信號經過信道到達接收端是疊加的關系)，那麼求內積得到的結果是：所有其他站的信號都被過濾掉（其內積的相關項都是0），而只剩下S站發送的信號。當S站發送比特1時，在X站計算內積的結果是+1，當S站發送比特0時，內積的結果是-1。
設S站要發送的數據是1 1 0三個碼元，再設CDMA將每一個瑪元擴展為8個碼片，而S站選擇的碼片序列為(-1-1-1+1+1-1+1+1)，S站發送的擴頻信號為Sx。我們應當注意到，S站發送的擴領信號Sx.中，只包含互為反碼(發送比特0，則發送該碼片序列的二進制反碼)的兩種碼片序列。T站選擇的碼片序列為(-1-1+1-1+1+1+1-1)，T站也發送1 1 0三個碼元，而T站的擴頻信號為Tx。因所有的站都使用相同的頻率，因此每一個站都能夠收到所有的站發送的擴須信號。對於我們的例子，所有的站收到的都是疊加的信號Sx+Tx。
當接收站打算收 S 站發送的信號時，就用S站的碼片序列與收到的信號求規格化內積。這相當於分別計算S*Sx 和 T*Tx,顯然，S*Sx就是S站發送的數據比特，因為在計算規格化內積時，按(2) (3)式相加的各項，或者都是+1，或者都是-1：而S*Tx,一定是零，因為相加的8項中的+1和-1各佔一半，因此總和一定是零。
已知S,T,R×(接收到的擴頻信號)，求S發，T發
頻分復用：不同用戶，相同時間，不同頻率，適用於電磁信號傳輸 。
時分復用：不同用戶，不同時間，相同頻率，適用於電磁信號傳輸，時分復用相比頻分復用則更有利於數字信號的傳輸 。
波分復用：不同用戶，相同時間，不同波長，適用於光波傳輸 。
碼分復用：不同用戶，相同時間，相同頻率，適用於移動通信中，特別是在無線區域網中。
② 【山外筆記-計算機網路·第7版】第02章：物理層
[學習筆記]第02章_物理層-列印版.pdf
本章最重要的內容是：
（1）物理層的任務。
（2）幾種常用的信道復用技術。
（3）幾種常用的寬頻接入技術，主要是ADSL和FTTx。
1、物理層簡介
（1）物理層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。
（2）物理層的作用是盡可能地屏蔽掉傳輸媒體和通信手段的差異。
（3）用於物理層的協議常稱為物理層規程（procere），其實物理層規程就是物理層協議。
2、物理層的主要任務 ：確定與傳輸媒體的介面有關的一些特性。
（1）機械特性：指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。
（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的意義。
（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。
3、物理層要完成傳輸方式的轉換。
（1）數據在計算機內部多採用並行傳輸方式。
（2）數據在通信線路（傳輸媒體）上的傳輸方式一般都是串列傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸。
（3）物理連接的方式：點對點、多點連接或廣播連接。
（4）傳輸媒體的種類：架空明線、雙絞線、對稱電纜、同軸電纜、光纜，以及各種波段的無線信道等。
1、數據通信系統的組成
一個數據通信系統可劃分為源系統（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）三大部分。
（1）源系統：一般包括以下兩個部分：
（2）目的系統：一般也包括以下兩個部分：
（3）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。
2、通信常用術語
（1）通信的目的是傳送消息（message），數據（data）是運送消息的實體。
（2）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。
（3）信息的表示可用計算機或其他機器（或人）處理或產生。
（4）信號（signal）則是數據的電氣或電磁的表現。
3、信號的分類 ：根據信號中代表消息的參數的取值方式不同
（1）模擬信號/連續信號：代表消息的參數的取值是連續的。
（2）數字信號/離散信號：代表消息的參數的取值是離散的。
1、信道
（1）信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。
（2）一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。
（3）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）。
2、通信的基本方式 ：
（1）單向通信又稱為單工通信，只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如無線電廣播、有線電廣播、電視廣播。
（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/接收。
（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。
3、調制 （molation）
（1）基帶信號：來自信源的信號，即基本頻帶信號。許多信道不能傳輸基帶信號，必須對其進行調制。
（2）調制的分類
4、基帶調制常用的編碼方式 （如圖2-2）
（1）不歸零制：正電平代表1，負電平代表0。
（2）歸零制：正脈沖代表1，負脈沖代表0。
（3）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。也可反過來定義。
（4）差分曼徹斯特：編碼在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。
5、帶通調制的基本方法
（1）調幅（AM）即載波的振幅隨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輸出。
（2）調頻（FM）即載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於頻率f1或f2。
（3）調相（PM）即載波的初始相位隨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。
（4）多元制的振幅相位混合調制方法：正交振幅調制QAM（Quadrature Amplitude Molation）。
1、信號失真
（1）信號在信道上傳輸時會不可避免地產生失真，但在接收端只要從失真的波形中能夠識別並恢復出原來的碼元信號，那麼這種失真對通信質量就沒有影響。
（2）碼元傳輸的速率越高，或信號傳輸的距離越遠，或雜訊干擾越大，或傳輸媒體質量越差，在接收端的波形的失真就越嚴重。
2、限制碼元在信道上的傳輸速率的因素
（1）信道能夠通過的頻率范圍
（2）信噪比
3、香農公式 （Shannon）
（1）香農公式（Shannon）：C = W*log2(1+S/N) (bit/s)
（2）香農公式表明：信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。
（3）香農公式指出了信息傳輸速率的上限。
（4）香農公式的意義：只要信息傳輸速率低於信道的極限信息傳輸速率，就一定存在某種辦法來實現無差錯的傳輸。
（5）在實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少,是因為香農公式的推導過程中並未考慮如各種脈沖干擾和在傳輸中產生的失真等信號損傷。
1、傳輸媒體
傳輸媒體也稱為傳輸介質或傳輸媒介，是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路。
2、傳輸媒體的分類
（1）導引型傳輸媒體：電磁波被導引沿著固體媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）傳播。
（2）非導引型傳輸媒體：是指自由空間，電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。
1、雙絞線
（1）雙絞線也稱為雙扭線， 即把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（twist）起來。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。
（2）電纜：通常由一定數量的雙絞線捆成，在其外麵包上護套。
（3）屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）：在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編織成的屏蔽層，提高了雙絞線抗電磁干擾的能力。價格比無屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）要貴一些。
（4）模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距離一般為幾到十幾公里。
（5）雙絞線布線標准
（6）雙絞線的使用
2、同軸電纜
（1）同軸電纜由內導體銅質芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護塑料外層所組成。
（2）由於外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用於傳輸較高速率的數據。
（3）同軸電纜主要用在有線電視網的居民小區中。
（4）同軸電纜的帶寬取決於電纜的質量。目前高質量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。
3、光纜
（1）光纖通信就是利用光導纖維（簡稱光纖）傳遞光脈沖來進行通信。有光脈沖為1，沒有光脈沖為0。
（2）光纖是光纖通信的傳輸媒體。
（3）多模光纖：可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。光脈沖在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真，多模光纖只適合於近距離傳輸。
（4）單模光纖：若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，可使光線一直向前傳播，而不會產生多次反射。單模光纖的纖芯很細，其直徑只有幾個微米，製造起來成本較高。
（5）光纖通信中常用的三個波段中心：850nm，1300nm和1550nm。
（6）光纜：一根光纜少則只有一根光纖，多則可包括數十至數百根光纖，再加上加強芯和填充物，必要時還可放入遠供電源線，最後加上包帶層和外護套。
（7）光纖的優點
1、無線傳輸
（1）無線傳輸是利用無線信道進行信息的傳輸，可使用的頻段很廣。
（2）LF，MF和HF分別是低頻（30kHz-300kHz）、中頻（300kHz-3MH z）和高頻（3MHz-30MHz）。
（3）V，U，S和E分別是甚高頻（30MHz-300MHz）、特高頻（300MHz-3GHz）、超高頻（3GHz-30GHz）和極高頻（30GHz-300GHz），最高的一個頻段中的T是Tremendously。
2、短波通信： 即高頻通信，主要是靠電離層的反射傳播到地面上很遠的地方，通信質量較差。
3、無線電微波通信
（1）微波的頻率范圍為300M Hz-300GHz（波長1m-1mm），但主要使用2~40GHz的頻率范圍。
（2）微波在空間中直線傳播，會穿透電離層而進入宇宙空間，傳播距離受到限制，一般只有50km左右。
（3）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。
（4）微波接力通信：在一條微波通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站，中繼站把前一站送來的信號經過放大後再發送到下一站，故稱為「接力」，可傳輸電話、電報、圖像、數據等信息。
（5）衛星通信：利用高空的人造同步地球衛星作為中繼器的一種微波接力通信。
（6）無線區域網使用ISM無線電頻段中的2.4GHz和5.8GHz頻段。
（7）紅外通信、激光通信也使用非導引型媒體，可用於近距離的筆記本電腦相互傳送數據。
1、復用（multiplexing）技術原理
（1）在發送端使用一個復用器，就可以使用一個共享信道進行通信。
（2）在接收端再使用分用器，把合起來傳輸的信息分別送到相應的終點。
（3）復用器和分用器總是成對使用，在復用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。
（4）分用器（demultiplexer）的作用：把高速信道傳送過來的數據進行分用，分別送交到相應的用戶。
2、最基本的復用
（1）頻分復用FDM（Frequency Division Multiplexing）
（2）時分復用TDM（Time Division Multiplexing）：
3、統計時分復用STDM （Statistic TDM）
（1）統計時分復用STDM是一種改進的時分復用，能明顯地提高信道的利用率。
（2）集中器（concentrator）：將多個用戶的數據集中起來通過高速線路發送到一個遠地計算機。
（3）統計時分復用使用STDM幀來傳送數據，每一個STDM幀中的時隙數小於連接在集中器上的用戶數。
（4）STDM幀不是固定分配時隙，而是按需動態地分配時隙，提高了線路的利用率。
（5）統計復用又稱為非同步時分復用，而普通的時分復用稱為同步時分復用。
（6）STDM幀中每個時隙必須有用戶的地址信息，這是統計時分復用必須要有的和不可避免的一些開銷。
（7）TDM幀和STDM幀都是在物理層傳送的比特流中所劃分的幀。和數據鏈路層的幀是完全不同的概念。
（8）使用統計時分復用的集中器也叫做智能復用器，能提供對整個報文的存儲轉發能力，通過排隊方式使各用戶更合理地共享信道。此外，許多集中器還可能具有路由選擇、數據壓縮、前向糾錯等功能。
1、波分復用WDM （Wavelength Division Multiplexing）
波分復用WDM是光的頻分復用，在一根光纖上用波長來復用兩路光載波信號。
2、密集波分復用DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing）
密集波分復用DWDM是在一根光纖上復用幾十路或更多路數的光載波信號。
1、碼分復用CDM （Code Division Multiplexing）
（1）每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。
（2）各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。
（3）碼分復用最初用於軍事通信，現已廣泛用於民用的移動通信中，特別是在無線區域網中。
2、碼分多址CDMA （Code Division Multiple Access）。
（1）在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片（chip）。通常m的值是64或128。
（2）使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列（chip sequence）。
（3）一個站如果發送比特1，則發送m bit碼片序列。如果發送比特0，則發送該碼片序列的二進制反碼。
（4）發送信息的每一個比特要轉換成m個比特的碼片，這種通信方式是擴頻通信中的直接序列擴頻DSSS。
（5）CDMA系統給每一個站分配的碼片序列必須各不相同，並且還互相正交（orthogonal）。
（6）CDMA的工作原理：現假定有一個X站要接收S站發送的數據。
（7）擴頻通信（spread spectrum）分為直接序列擴頻DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）和跳頻擴頻FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）兩大類。
早起電話機用戶使用雙絞線電纜。長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式，現在大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。現代電信網，在數字化的同時，光纖開始成為長途干線最主要的傳輸媒體。
1、早期的數字傳輸系統最主要的缺點：
（1）速率標准不統一。互不兼容的國際標准使國際范圍的基於光纖的高速數據傳輸就很難實現。
（2）不是同步傳輸。為了節約經費，各國的數字網主要採用准同步方式。
2、數字傳輸標准
（1）同步光纖網SONET（Synchronous Optical Network）
（2）同步數字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）
（3）SDH/SONET定義了標准光信號，規定了波長為1310nm和1550nm的激光源。在物理層定義了幀結構。
（4）SDH/SONET標準的制定，使北美、日本和歐洲三種不同的數字傳輸體制在STM-1等級上獲得了統一，第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標准。
互聯網的發展初期，用戶利用電話的用戶線通過數據機連接到ISP，速率最高只能達到56kbit/s。
從寬頻接入的媒體來看，寬頻接入技術可以分為有線寬頻接入和無線寬頻接入兩大類。
1、非對稱數字用戶線ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）
（1）ADSL技術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。
（2）ADSL技術把0-4kHz低端頻譜留給傳統電話使用，把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。
（3）ADSL的ITU的標準是G.992.1（或稱G.dmt，表示它使用DMT技術）。
（4）「非對稱」是指ADSL的下行（從ISP到用戶）帶寬都遠遠大於上行（從用戶到ISP）帶寬。
（5）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）。
（6）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。
2、ADSL數據機的實現方案 ：離散多音調DMT（Discrete Multi-Tone）調制技術
（1）ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL數據機。
（2）「多音調」就是「多載波」或「多子信道」的意思。
（3）DMT調制技術採用頻分復用的方法，把40kHz-1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道。
（4）當ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。
（5）ADSL能夠選擇合適的調制方案以獲得盡可能高的數據率，但不能保證固定的數據率。
3、數字用戶線接入復用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）
（1）數字用戶線接入復用器包括許多ADSL數據機。
（2）ADSL數據機又稱為接入端接單元ATU（Access Termination Unit）。
（3）ADSL數據機必須成對使用，因此把在電話端局記為ATU-C，用戶家中記為ATU-R。
（4）ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的用戶線（銅線），而不需要重新布線。
（5）ADSL數據機有兩個插口：
（6）一個DSLAM可支持多達500-1000個用戶。
4、第二代ADSL
（1）ITU-T已頒布了G系列標准，被稱為第二代ADSL，ADSL2。
（1）第二代ADSL通過提高調制效率得到了更高的數據率。
（2）第二代ADSL採用了無縫速率自適應技術SRA（Seamless Rate Adaptation），可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下，根據線路的實時狀況，自適應地調整數據率。
（3）第二代ADSL改善了線路質量評測和故障定位功能。
5、ADSL技術的變型 ：xDSL
ADSL並不適合於企業，為了滿足企業的需要，產生了ADSL技術的變型：xDSL。
（1）對稱DSL（Symmetric DSL，SDSL）：把帶寬平均分配到下行和上行兩個方向，每個方向的速度分別為384kbit/s或1.5Mbit/s，距離分別為5.5km或3km。
（2）HDSL（High speed DSL）：使用一對線或兩對線的對稱DSL，是用來取代T1線路的高速數字用戶線，數據速率可達768KBit/s或1.5Mbit/s，距離為2.7-3.6km。
（3）VDSL（Very high speed DSL）：比ADSL更快的、用於短距離傳送（300-1800m），即甚高速數字用戶線，是ADSL的快速版本。
1、光纖同軸混合網HFC （Hybrid Fiber Coax）
（1）光纖同軸混合網HFC是在有線電視網的基礎上改造開發的一種居民寬頻接入網。
（2）光纖同軸混合網HFC可傳送電視節目，能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。
（3）有線電視網最早是樹形拓撲結構的同軸電纜網路，採用模擬技術的頻分復用進行單向廣播傳輸。
2、光纖同軸混合網HFC的主要特點：
（1）HFC網把原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖，光纖從頭端連接到光纖結點（fiber node）。
（2）在光纖結點光信號被轉換為電信號，然後通過同軸電纜傳送到每個用戶家庭。
（3）HFC網具有雙向傳輸功能，而且擴展了傳輸頻帶。
（4）連接到一個光纖結點的典型用戶數是500左右，但不超過2000。
3、電纜數據機 （cable modem）
（1）模擬電視機接收數字電視信號需要把機頂盒（set-top box）的設備連接在同軸電纜和電視機之間。
（2）電纜數據機：用於用戶接入互聯網，以及在上行信道中傳送交互數字電視所需的一些信息。
（3）電纜數據機可以做成一個單獨的設備，也可以做成內置式的，安裝在電視機的機頂盒裡面。
（4）電纜數據機不需要成對使用，而只需安裝在用戶端。
（5）電纜數據機必須解決共享信道中可能出現的沖突問題，比ADSL數據機復雜得多。
信號在陸地上長距離的傳輸，已經基本實現了光纖化。遠距離的傳輸媒體使用光纜。只是到了臨近用戶家庭的地方，才轉為銅纜（電話的用戶線和同軸電纜）。
1、多種寬頻光纖接入方式FTTx
（1）多種寬頻光纖接入方式FTTx，x可代表不同的光纖接入地點，即光電轉換的地方。
（2）光纖到戶FTTH（Fiber To The Home）：把光纖一直鋪設到用戶家庭，在光纖進入用戶後，把光信號轉換為電信號，可以使用戶獲得最高的上網速率。
（3）光纖到路邊FTTC（C表示Curb）
（4）光纖到小區FTTZ（Z表示Zone）
（5）光纖到大樓FTTB（B表示Building）
（6）光纖到樓層FTTF（F表示Floor）
（7）光纖到辦公室FTTO（O表示Office）
（8）光纖到桌面FTTD（D表示Desk）
2、無源光網路PON （Passive Optical Network）
（1）光配線網ODN（Optical Distribution Network）：在光纖干線和廣大用戶之間，鋪設的轉換裝置，使得數十個家庭用戶能夠共享一根光纖干線。
（2）無源光網路PON（Passive Optical Network），即無源的光配線網。
（3） 無源：表明在光配線網中無須配備電源，因此基本上不用維護，其長期運營成本和管理成本都很低。
（4）光配線網採用波分復用，上行和下行分別使用不同的波長。
（5）光線路終端OLT（ Optical Line Terminal）是連接到光纖干線的終端設備。
（6）無源光網路PON下行數據傳輸
（7）無源光網路PON上行數據傳輸
當ONU發送上行數據時，先把電信號轉換為光信號，光分路器把各ONU發來的上行數據匯總後，以TDMA方式發往OLT，而發送時間和長度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纖主幹。
（8）從ONU到用戶的個人電腦一般使用乙太網連接，使用5類線作為傳輸媒體。
（9）從總的趨勢來看，光網路單元ONU越來越靠近用戶的家庭，即「光進銅退」。
3、無源光網路PON的種類
（1）乙太網無源光網路EPON（Ethernet PON）
（2）吉比特無源光網路GPON（Gigabit PON）
③ 計算機網路關於信道復用技術，小弟很迷惑，一直繞在一個問題上，這個復用是什麼意思！
頻分復用可以理解為同樣一個管道，只有一路信號的話一般是很浪費的，因為這一路信號未必能占滿整個管道，並且未必是時刻都在傳輸數據。
頻分復用可以看成是把一個大的管道劃分成若干小管道，每個小管道承載一路信號，這樣雖然也是串列，但同時承載的信號傳輸多了。
時分復用就是每個信號佔用一段時間的信道，很容易理解。
根據香農定理，可靠通信的數據速率直接與通信所用信號頻率范圍成比例。可以說信道的帶寬越大，數據速率越大，而不是說信道頻率越高，數據速率越大。信道的帶寬是最高頻-最低頻的出來的一個值（單位HZ）。帶寬可以近似理解為水管的管徑，頻率理解為水管的高低，水量的大小要看水管的管徑，而不是水管的高低。
分頻的原理是信號傳輸到信道之前先用各自的調制器進行頻譜搬移（分好高低），到對端再還原。
④ 計算機教案
在教學工作者開展教學活動前，通常需要用到教案來輔助教學，編寫教案助於積累教學經驗，不斷提高教學質量。寫教案需要注意哪些格式呢？以下是我為大家收集的計算機教案7篇，希望能夠幫助到大家。
使用教材：幼兒功能英語課題：School周次：第17周總課時：1課時設計人：孫展宇Teachingaims:
復習軟體的中的季節內容。Keypoints:
掌握Barneygoestothecircus軟體的使用方法。Difficultpoints:孩子的自學的自覺性；TeachingMethods:啟發、引導；TeachingAids:課件、計算機、液晶投影儀；TeachingTime:1課時Teachingprocess:
一、課前准備部分：
1、訓練課堂常規，強調坐姿；
二、復習輔導
講解復習內容—Barneygoestothecircus，讓幼兒知道自己復習的內容。
三、實踐與游戲
1、請幼兒自己復習Barneygoestothecircus；
2、要求幼兒能比較熟練地使用本軟體（進入、使用、退出）；
四、退出遊戲及關機
讓孩子們自己退出遊戲，然後正確地關閉計算機，要求獨立完成這兩項操作。
一、組織教學
清點人數，安定課堂秩序 二、復習舊課
1、計算機的五大部件 2、計算機系統 三、講授新課
（一）進位計數制的基本概念
1．進位計數制（計數制）
將數字元號按序排列成數位，並遵照某種低位到高位的進位方式計數來表示數值的方法。 2．十進制
十進制是最常使用的一種計數制，規則是「逢十進一」
基數：每個數位所能使用的符號個數，稱為基數。基數為10的計數制稱為進進制。 位權：每個數位上1代表的確定數值稱為位權。十進制中數字1在個位上表示1（100），在十位上表示10（101），在百位上則表示100（102） 一個十進制數表示：
如：1234可展開為：1*103+2*102+3*101+4*100
254.87可展開為：2*102+5*101+4*100+8*10-1+7*10-2 3．二進制
基數為2的計數制就稱為二進制 基數：2 位權：2n
（二）數制間的轉換 1．二進制的優點 技術實現簡單 簡化運算規則 適合邏輯運算 易於進行轉換 2．各種進制的後綴
B：二進制 D：十進制 H：十六進制 O：八進制 3．將二進制數轉換成對應的十進制數
1101B=1*23+1*22+0*21+1*20=8+4+1=13D1011.01B=1*23+1*21+1*20+1*2-2=8+2+1+0.25=11.25D 4．將十進制轉換成對應的二進制 例：將11D轉換為二進制
11/2=5餘1最低位 5/2=2 餘1 2/2=1 餘0
1/2=0 餘1最高位 11D=1011B
對整數部分用「除2取余」法，即將整數部分反復用2除，直到商為0，再將余數依次排列，先得出的在低位，後得出的在高位。
例：求0.625的二進制數
0.625*2=1.25 取整1 最高位 0.25*2=0.5取整0
0.5*2=1.0 取整1 最低位 小數為0，轉換結束
先取整數在高位排列，則0.625D=0.101B例：將58.5D轉換為二進制數①先求整數部分：「除2取余」 58/2=29 餘0 最低位 29/2=14 餘1 14/2=7 餘0 7/2=3餘1 3/2=1餘1
教學目的：通過學習使學生更充分地了解信息技術在生活中的應用。
教學內容：觀看「神奇的信息世界」光碟
教學准備：1、調試每台計算機 2、打開計算機並由教師機控制 3、由各組組長帶隊有秩序地進電腦室
教學過程：
一、新授
生：好！
師：啟動「神奇的信息世界」。
（讓學生來觀看，老師邊解說）
師：觀看影片後，同學們有什麼感想嗎？
（讓學生來講一講自己的想法。）
三、想一想
1、你在什麼地方見過計算機？
2、你認為計算機還能做些什麼事？
一、教學目標 ：
1、認識8個生字。
2、學習帶著問題默讀課文。
3、知道阿蘭圖靈成為計算機理論的奠基人與他小時侯勤於動腦、勇於實踐是分不開。
二、教學重點、難點：
1、學習帶著問題默讀課文，培養自學能力。
2、理解小阿蘭童年的「怪」與長大成為「計算機之父」有沒有關系。
三、教學准備 ：課件。
四、教學時間 ：一課時。
五、教學過程 ：
（一）談話導入，揭示課題。
師：同學們最喜歡上哪門課？大家非常愛上計算機課，那你們知道是哪位科學家最早提出利用機器模擬人類的各種計算的嗎？他叫阿蘭·圖靈，是計算機理論的奠基人，被人們譽為「計算機之父」。
（二）自讀課文，提出問題。
1．自讀課文，提出問題。
2．檢查讀書，全班質疑。（他的童年和一般人的童年有什麼不同？從哪看出他「怪」？他的童年和長大成為「計算機之父」有關系嗎？）
3．默讀課文，自己解疑。
（三）小組交流，檢查自學。
1．輪流讀文，讀准字音。
2．提出疑問，討論解決。
（四）全班討論，檢查自學。
1．輪流讀書，了解全文。
2．討論問題，解決疑問。
師：通過自學，小組討論，誰願意代表小組發言，幫同學解決難題？
（1）表現阿蘭「怪」的語句。
（從埋木頭水手，用花草制飲料、台階粉，寫書，研究愛因斯坦的理論，做小實驗這五件事，讓學生抓住描寫小阿蘭的語言、神態、動作來交流。）
問：小阿蘭這么怪，你們覺得他是一個怎樣的孩子？（愛鑽研，肯動腦，喜歡動手操作的好孩子。）
（2）他童年的「怪」和長大成為「計算機之父」有關系嗎？
（①想像力豐富，獨立思考，有創新精神，使他長大能夠提出有關計算機理論。②童年對科學的興趣和勇於實踐的態度，使他長大能敢於提出別人沒有提過的設想，並加以實踐。）
問：阿蘭圖靈長大成為「計算機之父」，除了剛才同學們分析的兩種情況，還有哪些原因？
（他堅持不懈，不斷開拓；家長的理解和認可等。學生說的合乎情理，師應加以肯定。）
（五）總結升華，知識拓展。
1．生談收獲體會。
2．交流課外資料。
（六）作業。
摘錄自己認為好的詞、句。
教材分析：
本課主要是讓學生了解計算機病毒的危害性，知道它的產生及傳播途徑，正確對待計算機病毒，了解計算機殺毒軟體，學會自我保護的方法。通過學習，要加強學生的計算機信息安全和軟體保護意識
教學目標：
知識目標：
1．什麼是計算機病毒？
2. 計算機病毒的產生、傳播過程。
3. 如何預防計算機病毒？
技能目標：
1. 學會使用殺毒軟體。
2. 學會預防計算機病毒的方法（殺毒、使用正版、安裝軟體、備份等）。
情感目標 ：
通過學習，學生能自覺遵守計算機信息安全和軟體保護等條例。
教學重難點：
教學重點：
1. 什麼是計算機病毒？
2. 計算機病毒的產生、傳播過程。
3. 如何預防計算機病毒。
4. 計算機信息安全和軟體保護的學習。
教學難點：
1.認識計算機病毒。
2. 正確使用殺毒軟體。
3. 如何加強學生的計算機信息安全和軟體保護的意識。
第1課信息和信息處理工具
教學目的和要求
1、了解什麼是信息；
2、了解如何描述信息以及對信息進行獲取、傳遞、處理的各種技術；
3、知道計算機技術和通信技術是兩種重要的信息技術；
4、了解信息高速公路；
教學重點與難點：信息的各種心態及其本質含義，『教案』計算機教案。
教學方法：1、從感性認識到理性認識，啟發學生對問題深入思考。
2、電腦動畫課件教學。
教學准備：1、電教室內利用電腦播放自製的教學課件。
2、課前打開電腦。
教學過程
一、新課引入
1、什麼是信息?你知道嗎?(學生回答)
簡單地說，信息就是指對人么有用的數據、消息。(有用，即有價值。信息具
有價值)
2、信息無處不在，無時不有。(舉例啟發後，請學生自己舉例)
只要我們留意一下周圍世界，就會發現信息無處不在，無時不有。十字路口的信號燈…教室里的板書，掛圖…圖書館里的書報…春節聯歡晚會的現場直播…大自然也無時無刻不在向我們傳發出各種各樣的`信息…
[可用幻燈片展示以上圖片]
二、新課教學
解釋：
"一、信息通常是指數據、消息中所含的意義。"
科學角度研究的信息主要指：一是經過計算機技術處理的資料和數據，如文字、圖形、影像、聲音等；二是經過科學採集、存儲、復制、分類、檢測、查找等處理後的信息產品的集合。
信息是事物運動的狀態和存在方式而不是事物本身。它必須藉助某種符號才能表現出來，而這些符號通常人們用數據來記錄它。
"二、信息技術主要是指人們獲取、存儲、傳遞、處理信息的各種技術，計算機技術和通訊技術是兩種重要的信息技術。"
[利用電腦動態展示以下三種重要的信息技術]
"1、信息的獲取"
人腦的大部分信息是通過視覺和感覺器觀獲得的；
電腦中的信息主要是通過諸如鍵盤、滑鼠、語音識別等電腦輸入設備，掃描儀、感測器等電子感測裝置來獲取。
"2、信息的傳遞"
信息只有通過交流才能發揮效益。
烽火狼煙、飛馬傳書、信鴿遠飛--報紙、電報、電話、廣播--微波、光纜、衛星、計算機網路
"3、信息的處理"
信息處理是指將信息縮小、放大、分類、編輯、分析、計算，加工成某種要求的數據形式，如繪制圖形、列印報表等。
電子計算機是信息處理機。
"三、信息社會"
人類進入20世紀以後，科學技術的發展速度越來越快，當今信息同物質、能源一樣重要，是人類生存和社會發展的三大基本資源之一，是社會發展水平的重要標志。甚至人們把今天的社會稱為信息社會。
"信息社會是以信息生產為中心，促進政治和經濟迅速發展起來的社會。"
信息社會將會給每個人帶來機遇和挑戰。
"四、信息高速公路
'信息高速公路'是一個計算機技術和通訊技術為基礎，以光導纖維(也叫光纜)為干線，集電腦、電視、電話為一體，以各種圖、文、聲、像等信息為'貨物'，覆蓋面廣(遍布全球)的高速傳輸的信息網。"
[利用電腦展示什麼是信息高速公路]
全課總結
1、什麼是信息?
2、信息技術包括哪些重要的技術?
3、為什麼有人稱現代社會為信息社會呢?
4、什麼是信息高速公路?
[教後記]
第2課計算機的組成
教學目的和要求
1、學生了解計算機組成各部分的名稱和作用。
2、學生知道什麼是計算機軟體，了解計算機軟體的作用。
3、學生了解計算機處理信息的過程。
4、通過介紹國產軟體，對學生進行愛國主義教育。
教學重點：1、學生了解計算機組成各部分設備的作用。
2、學生了解計算機處理信息的過程。
教學難點：計算機硬體和軟體的概念。
教學准備：計算機及相關軟體。
教學過程
一、質疑導入
我們知道計算機又叫信息處理機，因為它處理信息的能力很強。那麼，同學們你們知道這樣高性能的機器它究竟是由哪些部件組成的呢?
通過今天的學習，大家就一定能解決這個問題，教案《『教案』計算機教案》。
二、自主學習，探究新知
1、先請同學們自己看書P.4-P.7上半部分，邊看書邊思考：
①計算機是由哪兩部分組成?
②計算機硬體是由哪幾部分組成?
③計算機軟體有哪幾類?它們各有什麼用途?
教師巡視檢查學生自學情況。
2、指名學生回答問題①，教師補充說明並注意糾正。
學生答後，追問：誰來用自己的話說一說什麼計算機的硬體和軟體?
教師說明：硬體是指看得見、摸得著的部件，像滑鼠、顯示器、列印機等；軟體是用來指揮計算機工作的命令語言，它是看不見、摸不著的，但離開了軟體，計算機就不能正常工作。若計算機只有硬體，就好比人有身體，卻沒有知識和思想，還不能為人們做事，要讓它"活"起來，還要讓它掌握"知識"、形成"思想"--這就是軟體。
4、指名學生回答問題②，你有幾種分法?怎樣分?
從外觀上看，計算機由主機、顯示器、鍵盤、滑鼠器和音箱等部件所組成。
從功能上看，計算機的硬體主要包括中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備等。
5、指名學生回答問題③。
學生答後，教師簡介常用的操作系統：DOS、Windows系列、Linux等的特點；向學生介紹一些常用的應用軟體以及他們的作用。
6、學們現在我們最常用的軟體大都是外國人開發的，像操作系統Windows、辦公軟體Office、圖形處理軟體PhotoShop等等，他們把這些軟體的價格賣得很高，但由於中國人還沒有開發出同等優秀的軟體，還是只能高價買進。但是有志氣的中國人已經不甘落後，也開發出了一些優秀的國產軟體，如WPS、KV3000、超級解霸等，但數量還很少，還有很多優秀的軟體等待著同學們學好知識去開發。
三、學生模仿硬體作"自我介紹"
通過剛才的學習我們已經知道計算機的硬體是由中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備等四大部分組成的，它們協調工作，各顯神通。它們究竟有何神通，你認為誰最重要呢?
請同學們再次閱讀"一、計算機的硬體"這部分內容。然後同學們，你就是中央處理器、存儲器、輸入設備、輸出設備這四部分中的一個，這樣同學們就分成了四組，你要向其他同學說明自己的作用以及重要性，讓其他同學覺得計算機少了你還真不行。至於角色的分配，等同學們讀書後自己選擇。
同學們先完整地讀一下整段內容，再選擇其中一個認真仔細地讀，為你的發言作好充分准備，來說服其他同學，你還可以拉你的同夥來幫助你說服他們。
在學生介紹的過程中教師幫助其輔以圖片說明。
四、學習計算機信息處理的過程
閱讀課文內容，誰來用自己的話來說一說計算機處理信息的過程?
引導學生說出：①人工處理信息與計算機處理信息過程的異同點，②人的什麼相當於計算機的什麼。
全課總結
同學們，今天我們一起探討了什麼問題?把你的收獲告訴你的同桌。
[教後記]
第3課學會正確開、關機
教學目的和要求
學會開、關機
教學難點：1、了解計算機外設的開、關順序
2、正確學會開、關機
教學准備：計算機、網路
教學過程：
一、教學導入
同學們，在你們面前看到的是什麼呀?
對了，是電腦。
老師告訴你們電腦現在正在睡覺，這個大懶蟲，到現在還在睡覺，我們讓小朋友把它喊醒，讓他和小朋友們一起學習好不好?
二、教學新課
(一)教師示範講解
在把電腦喊醒之前老師先考考小朋友們一個最最簡單的問題，小朋友們早上醒來第一件事是干嗎?老師再重復一遍，是第一件事。
剛才小朋友們說了很多，有的說穿衣服，有的小朋友說是洗臉，還有的小朋友說疊被子，但老師卻不同意小朋友的意見，再好好想想，我們早上醒來的第一件事是做什麼?
對了，首先是睜開眼睛，我們小朋友只有先睜開眼睛然後才能去穿衣服、洗臉、刷牙等等。電腦同樣如此，它也要先睜開眼睛，然後才能和小朋友一起學習。所以第一步我們要讓電腦睜開眼睛。怎麼做?
1、教師示範開顯示器，同時提醒電源指示燈的顏色變化
光睜開眼睛怎麼行呢?，我們的目的是讓他和小朋友們一起做游戲，我們要讓他動起來，那第二步我們應該怎麼做?其實很簡單，就是接通電源。
2、教師出示電源開關"POWER"標志，同時逐台電腦巡視開機情況
按下它之後，我們請小朋友們說一說你發現了什麼?
左邊的三個燈會同時閃一下，同時第一個燈變綠了，其它兩個燈熄滅了。
現在電腦就會和小朋友一起來學習了。比如說畫畫了
3、教師先展示幾幅電腦作品，然後用"金山畫王筆"給學生做示範。
剛才我們讓電腦給我們小朋友畫了幾幅畫，它說他累了，我們還是讓他休息吧，下面我們就先來學習如何關機。
4、教師一步一步示範，手把手教學生關機，並重復幾次。
小朋友早上起來的第一件事是睜開眼睛，那上床後我們會把眼睛閉上。然後開始休息。電腦同樣如此。我們最後也要讓電腦把眼睛閉上，要不然電腦就休息不好，他會生氣的。再次提醒小朋友，我們最後千萬不要讓電腦的睜著眼睛睡覺。記住了要把電腦的顯示器關掉。
5、教師示範關顯示器。
(二)、學生練習開、關電腦
在教師的組織下，有步驟的打開電腦和關閉電腦。
教師巡視指導。
全課總結(略)
〔教後記〕
第4課初識Windows 98
教學目的和要求
1、學生初步認識Windows98、桌面和開始菜單。
2、學生掌握啟動和退出Windows 98的方法。
3、學生了解滑鼠指針的含義，初步掌握滑鼠器的五種基本操作。
4、培養學生學習Windows98的濃厚興趣。
教學重點：學生初識Windows 98，掌握啟動和退出Windows 98的方法。
教學難點：學生掌握滑鼠器的操作，特別是雙擊操作。
教學准備：計算機、網路及輔助教學軟體。
本章任務：
1、 學習windows系統中開機和關機的方法
2、 學習windows系統中的基本操作；
3、 學習windows系統中引用程序的開啟；
4、 學習windows系統中資源的管理。
課 題： 初識windows
課 時： 一節課
目 的：
1、掌握開機、關機；
2、桌面介紹；
3、掌握滑鼠的使用
教學過程：
一、windows系統簡介
目前計算機是使用最廣泛的操作系統就是MicroSoft（微軟公司）的windows操作系統。
該系統使用和瀏覽都很方便，只需用滑鼠指針指向圖標，雙擊一下就可以打開程序文件。
二、開機、關機
開機：
1、先打開外部設備的電源開關，如顯示器、列印機等。
2、然後將計算機主機的電源開關打開。系統便啟動硬碟上的操作系統Windows95/98，如果系統設置了密碼或已經連接在網路中，則會出現登錄框，要求輸入用戶名和密碼。
3、輸入完用戶名和密碼後，4按回車或點擊「確定」，即可進入到Windows95/98窗口中，所見到的是Windows95/98的桌面，上面有一些常用的系統圖標可以操作。開機過程完成了！
關機：
1、在屏幕的左下角找到「開始」按鈕
2、用滑鼠點擊，將出現菜單點擊「關閉系統」，出現對話框；
3、確認選擇了「關閉計算機」
4、然後點擊「是」，系統將自行關閉。有些計算機在進行此項操作時會自動將主機電源關閉，但是有些計算機關不了，而是最後顯示「您可以安全地關閉計算機了」
5、此時可以直接關閉主機電源開關
6、而後順序關閉外設即可。
三、桌面介紹
桌面，即進入windows後屏幕所出現的界面。其常見圖標有：
1「我的電腦」，2「我的文檔」，3「網上鄰居」，4「回收站」，
5「我的公文包」，6「internet explorer」,7 「outlook express」。
四、滑鼠使用
滑鼠器（簡稱滑鼠）是一種輸入設備。在Windows95/98中，使用滑鼠可以方便操作。滑鼠上通常有兩個或三個按鈕，以使用右手握三鍵滑鼠為例：滑鼠電纜朝前方，大拇指輕貼滑鼠左側，無名指和小指輕貼滑鼠右側，食指放在滑鼠左鍵上，中指放在滑鼠右鍵上，中鍵不常用，需要時可以用食指操作。
滑鼠的操作通常有以下幾種：
◆ 移動：在滑鼠墊板上滑動滑鼠，屏幕上的滑鼠指針會隨著移動。移動滑鼠可以將滑鼠指針移動到屏幕上的指定位置。
◆ 單擊左鍵：1將滑鼠指針移動到所需位置，2然後快速按下左鍵並立即放開。此操作最常用，又簡稱為單擊。
◆ 單擊右鍵：1將滑鼠指針移動到所需位置，2然後快速按下右鍵並立即放開。
◆ 雙擊：1將滑鼠指針移動到所需位置，2然後快速按兩下左鍵並立即放開。
◆ 拖拽：1將滑鼠指針移動到某一個對象上，2按住左鍵不放，3然後移動滑鼠。