《计算机网络原理》PPT课件.ppt

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1、第二章物理层本章主要内容物理层基本概念数据通信基础知识模拟传输与数字传输信道复用技术物理层标准举例2.1物理层的基本概念物理层主要任务：确定传输媒体的，为链路层提供一个透明传输原始比特流的物理连接。*（“透明”是一个很重要的术语。它表示：某一个实际存在的事物看起来却好像不存在一样。“透明地传送比特流”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，因此，对传送比特流来说，由于这个电路并没有对其产生什么影响，因而比特流就“看不见”这个电路。或者说，这个电路对该比特流来说是透明的。这样，任意组合的比特流都

2、可以在这个电路上传送。）*（不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体，传输以Bit或Byte为单位的数据）物理层描述的接口特性：机械特牲：说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：说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围。即什么样的电压表示1或0。功能特性：说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：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。物理层功能提供物理连接，完成位流传传输通路的建立，维持和释放。提供各种服务元素对传输通路进行监

3、督，提供故障状态报告规定机械，电气，功能和过程特性物理服务数据单元数据终端设备DTE与数据电路端接设备DCEDTE：一般有计算DCE：数据与信号之间的转换设备，一般如ModemDCEDTEDCEDTE公用数据网2.2数据通信的基础知识一、数据通信系统的模型现代数据通信系统实际上是一个计算机网络，由数据传输系统和数据处理系统两部分组成。图2-1数据通信系统的模型电话网源系统传输系统目的系统源点传输系统接收器终点发送器输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据输出信息噪声数据通信的相关术语（1）数

4、据（Data）：是对客观事物的性质、状态以及相互关系等进行记载的物理符号或是这些物理符号的组合。它是可识别的、抽象的符号，这些符号不仅指数字，而且包括字符、文字、图形等等。信息：它是数据的内容和解释，信息（Information）是现实世界中一切（概念的、物质的）事物的本质属性、存在方式和运动状态的实质性反映。数据通信的相关术语（2）信号：是数据的电磁或电子编码，分数字信号（连续信号）与模拟信号（离散信号）。噪声：简单的说就是干扰信号。信道：信道是指信号（数据）传输的媒体，如光纤、无线电波、电力

5、线、电话线等。模拟数据与数字数据的表示模拟数据和数字数据都可以用模拟信号与数字信号来表示。电话模拟数据（声音）模拟信号调制解调器数字数据二进制脉冲模拟信号（载波频率）编码解码器模拟数据的模拟信号数字信号数字数据数字信号数字发送器二、有关信道的几个基本概念通信方式：（1）单工通信（2）半双工通信（3）全双工通信通信方式还可以分为串行通信与并行通信。信号分类：（1）模拟信号（2）数字信号信号还可以分为基带信号与宽带信号三、信道的最高码元传输速率数据传输速率R=（1／T）log2n（单位是：b/s，即

6、：位／秒）其中：T为脉冲周期，n为调制电平数信号传输速率（调制速率，即信号经调制后的传输速率）Ｂaud=1／T（单位是：波特，1波特为每秒传送1个码元）数据传输速率与调制速率的关系：R=Ｂaudlog2n可见，在二元制调相方式下，R与Baud是相等的，但在多元调相情况下要将它们区别开。理想低通信道的最高码元传输速率（奈奎斯特准则）NBd=2WBaud（W是理想低通信道的带宽，单位是）HZ。奈氏公式的另一个表达方式：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。需强调的两点：（1）上面

7、所说的具有理想低通特性的信道是理想化的信道，有干扰的信道最巧高码元速率要明显低于奈氏上限；（2）波特和比特是两个不同的概念，但信息传输速率与码元传输速率有一定关系。若1个码元只携带1bit的信息量，则“比特／秒”和“波特”在数值上是相等的。但若使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息传输速率为M×nb／s。如果基带信号是：101010001111000……，分别以1、0、1、0、1、0、0、0、1、1、1、1、0、0、0……（即1个码元带1个信息）或以101、010

8、、001、111、000、……（即1个码元带3个信息）进行传送，相同的码元速率下，后者信息传输的速率是前者的3倍。例如，有一个带宽为3kHz的理想低通信道，其最高码元传输速率为6000Baud。若1个码元能携带3bit的信息量，则最高信息传输速率为18000b／s。总结:提高信息传输速率的最有效途径是，设法使每个码元能携带更多个比特的信息量。四、信道的极限信息传输速率极限数据传输速率1948年，香农(Shannon)用信息论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信息传输速率，也称为