第2章物理层.ppt

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1、第二章物理层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宽带接入技术第二章物理层物理层是OSI的最低层，主要考虑连接计算机的各种媒体上如何透明传输比特流。重点：物理层功能、传输媒质、接口标准几种常用的信道复用技术几种常用的宽带接入技术2.1物理层基本概念一、物理层要考虑的问题：二、物理层的作用：物理层要考虑的是怎样才能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。四、接口特性：机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列情况、固定及锁定装置等。电气特性

2、: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。物理连接方式很多传输媒体种类很多物理层协议复杂尽可能屏蔽掉现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类繁多的差异，使其上的链路层感觉不到这些差异。三、物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性（机械、电气、功能、过程)2.2数据通信基本知识2.2.1数据通信系统的模型1、模型图：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公用电话网PC机数字比特流模拟信号正文正文数字

3、比特流模拟信号数据通信系统源系统目的系统传输系统调制解调器输出信息PC机调制解调器2、几个术语：消息、数据、信号、模拟、数字、调制、解调3、模拟和数字数据、模拟和数字信号的关系：几个术语数据(data)——运送信息的实体。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)——连续变化的。“数字的”(digital)——取值是离散数值。调制——把数字信号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。返回返回模拟的和数字的数据、信号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

4、字数据数字信号数字发送器2.2.2有关信道的几个基本概念单工通信(SimplexMode)：任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，例如：广播方式的传输。半双工通信(Half-DuplexMode):可以交替改变方向的信息传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，即半双工传输是一种可切换方向的单工传输，例如：单频的对讲机。全双工通信(Full-DuplexMode):任意时刻信息都可进行双向的信息传输。全双工传输是两个单工传输的结合，要求收发设备都具有独立的收发能力。1.信道的定义：向某个方向传送信息的媒体2.通信的交互方式：3.基带信号和带通信号：

5、4.基带调制和带通调制：5.最基本的带通调制方法：AM、FM、PM、QAM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)。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）。返回2.2.3信道的极限容量1.实际信道：在传输

6、时会产生失真，对数字通信来说，失真不严重，接收端可以识别出原来的信号；若失真很严重，接收端就无法识别出原来的信号。码元传输速率越高、信号传输距离越远、噪声干扰越大、传输媒体质量越差－－接收端的波形失真越严重2.限制码元传输速率的因素：信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间干扰的问题，使接收端对码元的判决成为不可能。－－奈氏准则信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，S/N信噪比（dB）=10lg(S/N)（dB）信道的极限信息传输速率C：由香农(Shannon)定理给出信道的带宽或信道中

7、的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高当信道的带宽已确定、信噪比不能再提高、码元传输速率也达到了上限，用多进制编码来提高信息的传输速率数字信号通过实际的信道有失真，但可识别失真大，无法识别实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）发送信号波形接收信号波形发送信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）接收信号波形返回奈氏(Nyquist)准则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。Baud是波特，是码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaudW是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)不能通

8、过能通过0频率(Hz)W(Hz)返回另一种形式的奈氏准则每赫带宽的理想带通信道的