计算机网络CH2-5ed 物理层

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1、第2章物理层授课教师:谢怡csyxie@xmu.edu.cn第2章物理层2.1物理层的基本概念2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型2.2.2有关信道的几个基本概念2.2.3信道的极限容量2.2.4信道的极限信息传输速率2.3物理层下面的传输媒体2.3.1导向传输媒体2.3.2非导向传输媒体第2章物理层（续）2.4信道复用技术2.4.1频分复用、时分复用和统计时分复用2.4.2波分复用2.4.3码分复用2.5数字传输系统2.6宽带接入技术2.6.1xDSL技术2.6.2光纤同轴混合网（HFC网）2.6.3FTT

2、x技术2.1物理层的基本概念ISO/OSI关于物理层的定义：物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。连接可能通过中继系统，在中继系统内的传输也是在物理层的。机械特性指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围。功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性指明对于不同功能的各种可能事件出现顺序。2.2.1数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据

3、源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机几个术语消息(message)——如话音、文字、图像等。数据(data)——运送消息的实体。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。“数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。信道(

4、channel)——向某一方向传送信息的媒体。模拟信号发送（模拟信道）模拟数据(声音)模拟信号数字数据(二进制脉冲)模拟信号数字信号发送（数字信道）模拟数据　　　数字信号数字数据(二进制脉冲)数字信号数字信号发送的优点是：价格便宜，对噪声不敏感；缺点是：易受衰减，频率越高，衰减越厉害。电话系统调制解调器MODEM编码解码器CODEC数字编码解码器信号发送方式2.2.2有关信道的几个基本概念单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送

5、(当然也就不能同时接收)。双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。基带(baseband)信号和带通(bandpass)信号基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。基带调制——仅仅对基带信号的波形进行变换带通调制——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输

6、（此带通信号仅在一段频率范围内能够通过信道）。（1）数字数据用模拟信号表示根据傅立叶分析，任何电磁信号可以由若干具有不同振幅、频率和相位的周期模拟信号（正弦波）组成。任何一个周期为T的有理周期性函数g(t)可分解为若干项（可能无限多项）正弦和余弦函数之和。最基本的带通调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。多元制的振幅相位混合调制方式，如QAM。对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅调

7、频调相正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r(r,)可供选择的相位有12种，而对于每一种相位有1或2种振幅可供选择。由于4bit编码共有16种不同的组合，因此这16个点中的每个点可对应于一种4bit的编码。若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。举例(2)数字数据用数字信号表示离散的数字信号可以用不连续的电压或电流的脉冲序列表示。每个脉冲代表一个信号单元,称为码元；每秒钟发送的二进制码元的数目称为"码速"。单极性码:有电流发出表示二进

8、制的”1”无电流发出则代表”0”码元时间中心是采样时间,判决门限为半幅度电平,即0.5.若接收到信号在0.5-1之间,就判为1。双极性码“1”码是正电流,“0”码是负电流,正和负的幅度相等。(3)模拟数据用数字信号表示在发送端设置一个模拟-数字转换器（称为编码器），在接收端设置一个数字-模