计算机网络物理层介绍

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1、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）2.6.3FTTx技术2.1物理层的基本概念物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性

2、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的范围。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。规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。2.2数据通信的基础知识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机模拟通信模型：信源调制器信道解调器信宿噪声源调制——把数字数据转换为模拟信号的过程

3、。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。调制器信源编码器信道解调器噪声源信道编码器信源信道译码器信源译码器信宿数字通信模型信源编码器：对模拟信号进行采样、量化、编码，将其转换成数字信号。信道编码器：为了能够自动检测出错或纠正错误，可采用检错编码或纠错编码。调制器：基带信号变成频带信号，适用于远距离传输。信源译码器/信道译码器：进行相反的处理几个术语数据(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

4、。调制——把数字数据转换为模拟信号的过程。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。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。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，一种代表1状态。数据表示方式与传输类型模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号数字发送器为了适合在信道中传输为了收发双方同步等2.2.2有关信道的几个基本概念信道（channel）——信道一般都是用来表示向某一方向传送信息的媒体。一个信道可以看成是一条电路的逻辑部件。模拟信

5、道、数字信道。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(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。就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。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

6、直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。调制分基带调制（仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应，变换后的信号仍然是基带信号）和带通调制（需要用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输）。带通信号——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（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。几种最基本的调制方法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。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。最基本的

7、二元制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。对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅调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。

8、举例为达到更高的信息传输速率采用QAM。2.2.3信