数据通信与网络 第2章 物理层ppt课件.ppt

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1、第2章物理层透明地传输比特流为数据链路层提供服务尽可能屏蔽物理设备、传输媒体的差异物理传输媒体物理层数据链路层机械特性:指明物理连接时所采用的规格、引脚数和排列情况电气特性: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规程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序物理层规程物理层的主要任务为确定与传输媒体的接口的一些特性数据通信系统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

2、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机两个任务TASK1为传输媒体准备货物数据表示和传输方式数据(Data)[传递（携带）信息的实体]模拟数据(AnalogData)连续值数字数据(DigitalData)离散值信号(Signal)[数据传输方式]模拟信号(AnalogSignals)数字信号(DigitalSignals)信道(Channel)[信号发送方式传送信息的线路]模拟信号发送(模拟信道)数字信号发送(数字信道)数据表示和传输方式比特(bit)[信息量的单位]比特

3、率(bps)[每秒传输的二进制位个数]码元(CodeCell)[时间轴上的一个信号编码单元]同步脉冲(synchronizingpulse)[码元的同步定时，识别码元的开始][全双工通信方式]信息可以同时双向传输一般采用四线式结构AB数据监视信号AB数据监视信号AB数据监视信号数据表示和传输方式[单工通信方式]信息只能单向传输监视信号可回送[半双工通信方式]信息可以双向传输但在某一时刻只能单向传输模拟和数字的数据、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

4、字发送器基带(baseband)信号带通(bandpass)信号基带信号（基本频带信号）——来自信源的信号带通信号——基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高频段以便在信道中传输基带数字信号的调制方法010011100基带信号调幅调频调相正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r(r,)可供选择的相位有12种，每一种相位有1或2种振幅可供选择4bit编码共有16种不同的组合，因此每个点可对应于一种4bit的编码每个码元表示的比特数越多，在接收端解调时要正确识

5、别每一种状态就越困难基带数字信号的调制方法物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波调幅无线电调频无线电海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线电电信领域使用的电磁波的频谱导向传输媒体双绞线模拟、数字通吃带宽依赖于线的粗细和传输距离非屏蔽

6、双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP导向传输媒体EIA/TIA—568AEIA/TIA—568B基带同轴电缆50欧姆，用于数字传输（差分）曼彻斯特编码导向传输媒体内导体绝缘层外导体屏蔽层绝缘保护层宽带同轴电缆75欧姆，用于模拟传输CableTV技术300MHz或450MHz导向传输媒体折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率

7、的媒体）包层纤芯光线在光纤中的折射导向传输媒体高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光纤的工作原理输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤导向传输媒体非导向传输媒体短波通信：电离层的反射，通信质量较差微波通信：直线传播地面微波接力通信卫星通信无线传输——频段广！两个任务TASK2提高货物装载能力数字信号通过实际的信道有失真，仍可识别失真大，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

8、信道的最高码元传输速率1924，奈奎斯特（H.Nyquist）（无噪声有限带宽）在具有理想低通矩形特性的信道最高码元传输率=任何信道中码元传输的速率都是有上限的，否则就会出现码间串扰，使得接收端无法对码元进行判决如果信道的频带变宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。信道的最高码元传输速率1948，香农（C.E.