物理层(数据通信基础).ppt

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1、课题：物理层目的要求：掌握物理层的基本概念、数据通信基础知识教学重点：数据通信基础知识教学难点：信道的极限数据传输速率教学课时：2教学方法：讲授、练习本次课涉及的学术前沿：教学内容与步骤：2.1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。2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系

2、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。码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信

3、号时，代表不同离散数值的基本波形。数据通信系统组成数据通信系统是通过数据电路将分布在异地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成，如下图所示。数据终端设备在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备(简称DTE)。DTE可能是大、中、小型计算机、PC机，也可能是一台只接收数据的打印机。从计算机和计算机通信系统的观点来看，终端是输入／输出的工具；从数据通信网络的观点来看，计算机和终端都称为网络的数据终端设备，简称终端。数

4、据电路终接设备用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备(DCE)，可见该设备为用户设备提供入网的连接点。DCE的功能就是完成数据信号的变换。因为传输信道可能是模拟的，也可能是数字的，DTE发出的数据信号不适合信道传输，所以要把数据信号变成适合信道传输的信号。利用模拟信道传输，要进行“数字→模拟”变换，方法就是调制，而接收端要进行反变换，即“模拟→数字”变换，这就是解调，实现调制与解调的设备称为调制解调器。因此调制解调器就是模拟信道的数据电路终接设备。数据电路和数据链路数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进

5、制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终接设备(DCE)组成。数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上的终端装置及互连线路共同组成的组合体。模拟通信系统和数字通信系统模拟通信系统：采用模拟信号传输的通信系统。数字通信系统：采用数字信号传输的通信系统。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）接收信号波形信号传输过程中的衰减

6、模拟传输系统：放大器（会放大噪音分量）数字传输系统：中继器（再生信号）模拟信号与数字信号的对比数字信号发送的最基本的优点是比一般模拟信号发送便宜，而且很少受噪音干扰的影响。最主要的缺点是数字信号比模拟信号易衰减。模拟和数字数据通信模拟数据以某个区间内的连续值的形式出现，例如，音频和视频是连续变化的，其他大多数通过传感器来收集的数据(如温度和压力等)，也都是连续取值的。而数字数据以离散值的形式出现，如文本和整数。模拟信号如图(a)所示，数字信号如图(b)所示，它们分别对应着连续信号和离散信号。模拟数据通信和数字数据通信模拟数据通信：允许一

7、定范围内的失真数字数据通信：不允许任何失真任何数据均可以任何信号形式传输用模拟信号传送模拟数据，可以直接用占有相同频谱范围的电磁波信号来表示。用数字信号来传送模拟数据用编码解码器。用模拟信号传送数字数据用调制解调器。用数字信号来传送数字数据直接用两种电平来表示。然而，为了改变其传播特性，常常对二进制数据进行编码。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2.2.2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

8、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。传输方式并行传输：同时传输一组比特，每个比特使