CH2 物理层(过).ppt

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1、现代通信网络第2章物理层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2.3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物理层考虑的是如何在连接计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不是指具体的物理设备或具体的传输媒体物理层的作用是屏蔽掉各种传输媒体的差异，为数据链路层提供服务2.1物理层的基本概念32.1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。电气特性接口电缆各条线上出现的电压的范围。功

2、能特性某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。过程特性不同功能的各种可能事件的出现顺序。42.2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5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

3、。62.2.2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。7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。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

4、能够通过信道）。8对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅(AM)调频(FM)调相(PM)92.2.3信道的极限容量任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。10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11（1）信道极限容量信道上的最高码元传输速率奈奎斯特定律(Nyqu

5、ist)：在具有理想低通矩形特性的信道的情况下的最高码元传输速率的公式：理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud其中W表示理想低通信道的带宽（Hz）无噪声信道理想最大数据传输速率=2Wlog2Vbps，其中V表示信号电平级数在理想的无噪声信道，若f是传输媒体的最大传输频率,采样频率为2*f时，接收方才可以从采样脉冲信号中完全恢复原信号12V最大数据率(C)28000bps416000bps824000bps1632000bps25664000bps话音级线路的信道容量计算(4000Hz)13(2)信噪比香农(Shannon)用信息论

6、的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率C可表达为C=Wlog2(1+S/N)b/sW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。14话音级线路的信道容量计算(3100Hz),信噪比S/N=2500，则由香农公式得出，无论采用那种编码，信息的传输速率一定不会超过35kbps152.3物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波调幅无线电调频无线电海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHF

7、VHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线电电信领域使用的电磁波的频谱162.3.1导向传输媒体双绞线屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)无屏蔽双绞线UTP同轴电缆50同轴电缆75同轴电缆光纤多模单模17各种电缆铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体同轴电缆铜线聚氯乙烯套层绝缘层无屏蔽双

8、绞线UTP18双绞线将相互绝缘的铜导线并排放在一起，用规则的方法绞合起来就构成了双绞线，双绞线除用来作为用户环路传递电话信息外，还用来传递网络数据。双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）1