计算机网络课件第二章 物理层.ppt

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1、计算机网络（第四版）武汉工业学院计算机系刘　兵第二章物理层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物理层标准举例一、物理层的基本概念1。物理层的作用要尽可能地屏蔽网络中物理设备和传输媒体所带来的差异。2。物理层的主要任务可描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：（1）机械特性。（2）电气特性。（3）功能特性。（4）规程特性。一、物理层的基本概念在物理连接上的传输方式一般都是串行传输，即一个比特一个比特地按照时间顺序传输。2.2　数据通信的基础知识一．基本概

2、念数据：有意义的实体，信息的内容。　　　　　　　分为模拟、数字。信号：数据的电气的或电磁的表现。　　　　　　　也分为模拟、数字。传输：信号从信源发送到信宿的手段。二、数据通信系统的模型二、数据通信系统的模型将数字数据转换为模拟信号的过程叫作调制。将模拟信号转换为数字数据的过程叫作解调。将模拟数据转换为数字信号的过程叫作编码。将模拟数据转换为数字信号的过程叫作解编。三、有关信道的几个基本概念1、什么是信道用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路有条信道。一条是。另一条是。2、通信的双方信息交互的方式（1）单向通信：又称为单工通信仅向

3、一个方向传送信息。占用个信道（2）双向交替通信：又称为半双工通信某一时刻仅能一方发送，一方接收。（3）双向同时通信：又称为全双工通信能同时两个方向进行通信。三、有关信道的几个基本概念3、信道的分类模拟信道、数字信道三、有关信道的几个基本概念3、信道上传输信号的种类基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号基带信号指直接用高、低两种电压来表示数据1、0的信号（多数指数字信号）。宽带信号指将基带信号调制后的频分复用模拟信号。信道中的各路宽带信号的频谱不会重叠，可以允许多路信号共存。三、有关信道的几个基本概念四、信道上的最高码

4、元传输速率四、信道上的最高码元传输速率1、奈奎斯特(Nyquist)　　（在不考虑噪声的前提下）推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的公式：理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaudBaud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。四、信道上的最高码元传输速率1、奈奎斯特(Nyquist)　　（在不考虑噪声的前提下）对于具有理想带通矩形特性的信道(带宽为W)，奈氏准则就变为：理想带通信道的最高码元传输速率=WBaud(2-2)即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。四、信道上的最高码元传输速率1、奈奎斯特

5、(Nyquist)　　（在不考虑噪声的前提下）波特是码元传输的速率单位，它说明每秒传多少个码元。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，与码元的传输速率“波特”是两个完全不同的概念。四、信道上的最高码元传输速率例　有一个带宽为3kHz的理想低通信道，其最高码元为6000Baud。若每个码元携带3bit的信息量，则最高的信息传输率为多少？如何使一个码元携带3bit的信息量？波特与比特的区别？C=Wlog2(1+S/N)bit/s其中：W为信道的带宽(以Hz为单位)；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯

6、噪声功率。香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。五、信道的极限信息传输速率例如：电话的带宽为300-3400HZ，理想的带宽为2400HZ(能够清楚的听见)，所以理想带通矩形信道的的波特率为2400baud，采用多元制调制方法S/N=2C/W-12元制2400bps－－S/N=14元制4800bps－－S/N=38元制7200bps－－S/N=716元制9600bps－－S/N=15C＝n×M（M波特率n一个码元携带的比特数）五、信道的极限信息传输速率问题：电话线上最高的信息传输速率？已知Wmax＝31

7、00HZS/N=2500，C?C=3100log2(1+2500)=3100*11.29=34999=35kbps(V.34)五、信道的极限信息传输速率＃什么是传输媒体数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。＃传输媒体分类导向传输媒体：电磁波被导向沿着固体媒体(铜线或光纤)传播。非导向传输媒体：电磁波的传输常称为无线传输。2.3　物理层下面的传输媒体2.3.1导向传输媒体1．双绞线把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。2.3.1导向传输媒体1．双绞线8根线的引脚定义如下：线路线号1

8、2345678线路色标白橙橙白绿蓝白蓝绿白褐褐线路定义Tx+Tx-Rx+Rx-2.3.1导向传输媒体1．双绞线2.3.1导向传输媒体1．双绞线＃　双绞线的绞合目的：为了减少对相邻导线的电磁干扰