CH2 物理层.ppt

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1、计算机网络第2章物理层9/10/20211计算机网络2.1物理层的基本概念物理层关心的是如何在通信介质上传输比特流，而不是具体的通信介质。物理层的作用是屏蔽掉不同传输介质的差异，使数据链路层感觉不到这种差异。数据链路层物理层通信介质9/10/20212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。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

2、明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。9/10/20213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)——取值是连续变化的。“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。几个术语2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型9/10/20214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

3、信号调制器数字数据数字信号数字发送器9/10/20215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正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机9/10/202162.2.2有关信道的几个基本概念信道：自信源到信宿之间传递信号的路径。信道是一个逻辑概念，不同于物理链路。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，

4、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。9/10/20217基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号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形成的数字信号。频带信号是将数字信号进行调制后形成的模拟信号。宽带信号则是将频带信号进行频分复用后所形成的模拟信号。9/10/202182.2.3信道的最高码元传输速率码元传送速率（波特率）：单位时间内通过信道的波形数。单位：波特Baud(1波特为每秒传送1

5、个码元)。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。波特率B=，T为每个波形持续时间。1T9/10/20219数据率（比特率）：单位时间内通过信道的数据量。单位：b/s数据率C与码元的传输速率B在数量上的成正比关系:C=kB，k为每个码元携带的比特数。C=Blog，N为信道中有效波形数。k=log要提高数据率C就要设法提高每个码元携带的比特数或者提高码元的传输速率B。N2N29/10/202110基带(baseband)信号和带通(bandpass)信号基带信号（即基本频带信号）——

6、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）。9/10/202111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

7、，就必须对基带信号进行调制(modulation)。最基本的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。9/10/202112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9/10/202113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

8、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9/10/202114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。所以信道的码元传输速率有上限，超出次上限，波形将无法识别。9/10/202115数字信号通过实际的信道9/10/202116奈氏(Nyquist)准则每赫带