计算机网络与通信技术 Network02.ppt

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1、计算机网络与通信技术物理层课件制作人：谢希仁物理层物理层的主要任务数据通信的基础知识物理层传输媒体简介信道复用技术数字传输系统宽带接入技术课件制作人：谢希仁物理层的主要任务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。过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。课件制作人：谢希仁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

2、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机课件制作人：谢希仁几个术语数据(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）的波形来表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。课件制作人：谢希仁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

3、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。课件制作人：谢希仁基带(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

4、一段频率范围内能够通过信道）。课件制作人：谢希仁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。课件制作人：谢希仁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课件制作人：谢希仁正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulat

5、ion)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。理论上，发送端可通过调制技术让一个码元表示尽量多的比特数，以此来提高传输系统的传输速率。但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。因此调制技术是有极限的。举例课件制作人：谢希仁数据通信系统的本质所有数据通信系统技术的本质就是尽可能提高数据的传输速率（比特率）。鉴于传输系统中实际以码元为单元进行传输，提高码元传输率（波特率）也就提高了比特率。提高比特率的手段包括提

6、高波特率及让一个码元表示更多的比特（调制技术）。而这两种技术都不是无限可行的。C=Blog2N(C:比特率，B:波特率，N:传输系统中码元的种类数)课件制作人：谢希仁码元传输率受限于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。课件制作人：谢希仁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）接收信号波形课件制作人：谢希仁理想信道的码

7、元传输速率上限在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下（没有噪声干扰），为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。B=2W(W:信道带宽，单位Hz，B:码元速率或波特率)如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。课件制作人：谢希仁实际信道的信息传输速率实际信道存在噪声干扰。香农(Shannon)用信