计算机网络-谢希仁(第五版)配套课件_2_物理层.ppt

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1、计算机网络原理计算机网络教研室具有五层协议的体系结构OSITCP/IP五层协议的体系结构运输层网络层数据链路层物理层表示层会话层应用层运输层网络层数据链路层物理层应用层应用层运输层网际层网络接口层第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2.3物理层下面的传输媒体2.4信道复用技术2.5数字传输系统2.6宽带接入技术2.1物理层的基本概念物理层考虑的是怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常多，并且通信手段也有许多不同的方式物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差

2、异物理层协议(protocal)也称为物理层规程(procedure)由于物理连接方式很多，传输媒体种类很多，因此物理层的协议种类很多。物理层的主要任务(1)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。这很像平时常见的各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。物理层的主要任务电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输速率和距离的限制等．早期的电气特性标准定义物理连接边界点上的电气特性，而较新的电气特性标准定义的都

3、是发送器和接收器的电器特性，同时还给出了互连电缆的有关规定．比较起来，较新的标准更有利于发送和接收线路的集成化工作．物理层接口的电气特性主要分为三类：非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型．物理层的主要任务非平衡型的信号发送器和接收器均采用非平衡方式工作，每个信号用一根导线传输，所有信号共用一根地线．信号的电平是用+5V～+15V，表示二进制"0"，用-5V～-15V，表示二进制"1"．信号传输速率限于20Kbps以内，电线长度限于15M以内．由于信号线是单线，因此线间干扰大，传输过程中的外界干扰也很大．物理层的主要任务在新的非平衡型标准中，发送器采用非平衡方式工作．接收器采用平衡方式工作（即差分

4、接收器）．每个信号用一根导线传输．所有信号共用两根地线，即每个方向一根地线．信号的电平使用+4v~+6v表示二进制"0"，用－4V～－6V表示二进制"1"．当传输距离达到1000M时，信号传输速率在3kbps以下，随着传输速率的提高，传输距离将缩短．在10M以内的近距离情况下，传输速率可达300kbps.由于接收器采用差分方式接收，且每个方向独立使用信号地，因此减少了线间干扰和外界干扰．物理层的主要任务新的平衡型标准规定，发送器和接收器均以差分方式工作，每个信号用两根导线传输，整个接口无需共用信号就可以正常工作，信号的电平由两根导线上信号的差值表示．相对于某一根导线来说，差值在+4V～+6V表

5、示二进制"0"，差值在－4V～－6V表示二进制"1"．当传输距离达到1000M时，信号传输率在100kbps以下；当在10m以内的近距离传输时，速率可达10Mbps.由于每个信号均使用双线传输，因此线间干扰和外界干扰大大削弱，具有较高的抗共模干扰能力．(2)传输速率：定义每个比特的持续时间。(3)传输方式：对单工、半双工和全双工的选择。(4)位同步：必须使收发双方的时钟保持同步。(5)线路配置：点到点连接或点到多点连接。物理层的主要任务(6)拓扑结构的选择.计算机网络的拓扑结构，即是指网上计算机或设备与传输媒介形成的结点与线的物理构成模式.计算机网络的拓扑结构主要有：总线型拓扑、星型拓扑、环型

6、拓扑、树型拓扑、网形拓扑和混合型拓扑物理层的主要任务2.2数据通信的基础知识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模型源系统目的系统传输系统输出信息PC机几个术语数据(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。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

7、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，另一种代表"1"状态。2.2.2有关信号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(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(bandpa