数据通信与计算机网络课件数据通信与计算机网 络第 三章.ppt

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1、数据通信与计算机网络电信学院信通系洪伟第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模拟传输与数字传输2.5信道复用技术2.6同步光纤网SONET和同步数字系列SDH2.7物理层标准举例第2章物理层主要内容物理层的主要功能与接口特性；数据通信的基本知识，各类传输媒体及其特点；模拟传输与数字传输，物理层标准RS-232。基本要求理解并掌握物理层的基本概念、主要功能和基本特性；理解信道的基本概念，物理信道的最高和极限传输速率；了解各类传输媒体的基本特性；理解模拟传输与数字传输的基

2、本概念；了解物理层标准RS-232。2.1物理层的基本概念物理层的主要任务:确定与传输媒体的接口的一些特性,能够透明地传输比特流.机械特性:形状、尺寸、线数、排列等。电气特性电缆的各条线上电压的范围。功能特性：各线的功能及其上电平的电压表示的意义。规程特性：不同功能的各种可能事件的出现顺序。2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型源系统目的系统传输系统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输出信息调制解调器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

3、文数据通信系统PC机2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型几个术语数据(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——数字信号转换为模拟信号。解调(编码)：模拟信号转换为数字信号。2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型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字数据数字信号数字发送器2.2数据通

4、信的基础知识2.2.1有关信号的几个基本概念单工通信半双工通信全双工通信2.2数据通信的基础知识2.2.1有关信号的几个基本概念基带信号：将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示并传输。宽带信号：基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率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。2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率数字信号通过实际的信道

5、失真不严重实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)失真严重2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率傅立叶分析任何一个周期为T的有理周期性函数g(t)可分解为若干项（可能无限多项）正弦和余弦函数之和：g(t)=1/2c+∑nbncos(2πnft)+∑nansin(2πnft)f=1/T:基本频率an,bn:n次谐波项的正弦和余弦振幅值2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传

6、输速率信号在信道上传输时的特性：对不同傅立叶分量的衰减不同，因此引起输出失真；信道有截止频率fc,0~fc的振幅不衰减，fc以上的振幅衰减厉害，这主要由信道的物理特性决定，0~fc称为信道的有效带宽；通过信道的谐波次数越多，信号越逼真。2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率奈氏(Nyquist)准则理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud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。W是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)不

7、能通过能通过0频率(Hz)W(Hz)2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。比特是信息量的单位。2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率另一种形式的奈氏准则每赫带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒1个码元。理想带通特性信道的最高码元传输速率=WBaudW是理想带通信道的带宽

8、，单位为赫(Hz)不能通过能通过0频率(Hz)W(Hz)不能通过2.2数据通信的基础知识2.2.3信道的最高码元传输速率信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上有一定的关系。若1个码元只携带1bit的信息量，则“比特/秒”和“波特”在数值上相等。若1个码元携带nbit的信息量，则MBaud的码元传输速率所对应的信