计算机网络-第2章物理层

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1、第二章物理层§2.1物理层的基本概念问题的提出：如何在连接各种计算机的传输媒体上透明地传输比特流。（向上屏蔽掉媒体的差异）用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)。物理层的主要任务可描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：（1）机械特性：连接器形状，排列，尺寸等。（2）电气特性：电压的范围。（3）功能特性：电压的意义。（4）规程特性：事件顺序。多车道公路是并行传输……100101110100100111010001011010通信线路上通常都是串行传输§2.2数据通信的基础知识一、数据通信系统的模型一个数据通信系统可划分

2、为三大部分，即源系统(或发送端)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端)。二、通信系统有关的基本概念数据、信息与信号数据(Data)是运送信息的实体信息（Information）数据的内容或含义信号(Signal)是数据的电气的或电磁的表现通信系统有关的基本概念信息→数据→信号→在介质上传输→信号→数据→信息把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。模拟的：连续变化的信号，多见为正/余旋波形数字的：取值仅允许有限的几个离散数值Modulation调制，Demodulation解调调制：将数字数据转换为模拟信号的过程解调：将

3、模拟信号转换为数字数据的过程数据：模拟数据、数字数据信号：模拟信号、数字信号信道：模拟信道、数字信道数据传输的形式信道:表示向某一个方向传送信息的媒体(注意:逻辑概念,与线路的区别)不同类型的数据和信号在不同类型的信道上传输有4种组合。通信系统有关的基本概念数字信号的传输方式通信系统有关的基本概念•基带传输：信号按原来的形式通过数字信道进行传输，即：将编码后的数字脉冲信号直接放在信道上传送。是“直接控制信号状态”的传输方式，例如：以太网•频带传输：将基带信号调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调是“控制载波信号状态”的传输方式，例如：通过

4、电话模拟信道传输•宽带信号：是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号信道的传输模式(通信方式)通信双方的信息交互方式，按数据流动的方向有三种基本方式：（1）单向通信：又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。（2）双向交替通信：又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。（3）双向同时通信：又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。通信系统有关的基本概念码元的含义比特传输和码元传输三、信道上的最高码元传输速率§2.2数据通信的基础知识奈奎斯特(Nyquist)准

5、则：理想低通信道(带宽为WHz)的最高码元传输速率=2WBaud即每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。理想带通信道的最高码元传输速率=WBaud即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。信道上的最高码元传输速率强调：奈氏准则给出的是个理论上限数值，一个实际的信道所能传输的最高码元速率要明显地低这个值。波特是每秒传送的码元数(即信号传送速率)。又称为调制速率、波形速率或符号速率；而比特是信息量的单位。信道上的最高码元传输速率M最大数据率(C)26000bps412000bps818000bps话音级线路(30

6、00Hz)Rbaud=6000baudBit与Baud的关系1Baud=（log2M）bps其中M是信号的编码级数。也可以写成Rbit=Rbaudlog2M一个码元中可以传送多个比特（bit），所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特。信道上的最高码元传输速率四、信道的极限信息传输速率香农公式信道的极限信息传输速率可表达为C=Wlog2(1+S/N)bit/s其中：W为信道的带宽(以Hz为单位)；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。§2.

7、2数据通信的基础知识奈氏准则和香农公式的主要区别是什么？这两个公式对数据通信的意义是什么？奈氏准则指出了：码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元是1还是0。奈氏准则是在理想条件下推导出的。实际条件的最高码元传输速率要小些。研究的任务就是要在实际条件下，找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。但是，奈氏准则并没有对信息传输速率（b/s）给出限制。要提高信息传输速率就必须使每一个传输的码元能够代表许多个比特的信息。这就需要有很好的编码技术。香农公式给出了信息传输速率的极限，该极限是不能够突破的。要

8、想提高信息的传输速率，或者必须设法提高传输线路的带宽，或者必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办法。§2.2数据通信的基础知识§2.2数据通信的基础知识§2.3物理层下面的传输媒体传