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时间:2020-10-01
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1、回顾:计算机网络概述计算机网络发展简介计算机网络协议--网络的层次结构ISO/OSI开系统互联参考模型几种常见的网络体系结构协议、层、服务(接口)第二章数据传输与物理层协议2.0问题的提出2.1信号传输方式2.2通道最大传输速率——信道容量2.3多路复用2.4光纤通信2.5数据通信方式2.6差错控制和抗干扰编码技术2.0问题的提出信号从源机出发,经源机端口(Port)进入信道,再经目的机端口进入目的机。理想信道无损耗、无干扰,接收信号的幅度和波形与发送信号完全一样。实际的信道都有延迟、耗损和干扰,会使传送的信号衰减、变形,致使接收信号与发送信号不一致,甚至使目的机不能正确识别信号所携带的信息。
2、本章内容是采用各种信号传输技术和抗干扰编码技术,以保证数据在物理层上无差错地传送,数据通信以信号传输为基础。最简单的理想的信号传输如图2-1所示。图2-1信号传输示意图物理层协议目的:实现互联系统之间物理上的位流透明无差错的传输所涉及的问题:比特的正确传输与接受(信息编码)传输方式数据终端设备的规定等等2.1信号传输方式2.1.1基带传输2.1.2宽带传输2.1.3物理层的四个重要特性2.1.1基带传输计算机的信息是以二进制形式表示的。所谓基带传输就是指二进制信息借助电(矩形)脉冲表示形式(载体)直接送入信道的传输方式。基本传输信号随时间变化的函数为其中:an为第n个脉冲的幅值,an的取值由2
3、L决定;L是一个由物理状态(信号)表示的二进制的位数,L表示几元调制;g(t)为所有脉冲的共同波形函数;T为脉冲发生的时间间隔。一元调制(L=1):一个物理状态(信号Signal)携带了1位二进制数。二元调制(L=2):一个信号携带了2位二进制数。...J元调制(L=j):一个信号携带了j位二进制数。设g(t)为矩形脉冲函数,则L=1为二级矩形。an可有两个取值:an=-1表示“0”,an=+1表示“1”。L=2为四级矩形。an可有四个取值:an=-1表示00,an=-0.5表示01,an=+0.5表示10,an=+1表示11。g(t)波形如图2-2所示。`在局域网中基带调制通常采用曼彻斯特(
4、Manchester)编码。Manchester编码的规则是:信号的前半周期为低电平,后半周期为高电平表示数字“0”;信号前半周期为高电平,后半周期为低电平表示数字“1”。Manchester编码示例如图2-3所示。图2-2基带信号图2-3Manchester编码示例2.1.2宽带传输1.常用的调制方式2.调制解调器(MODEM)1.常用的调制方式二进制信息“1”和“0”在基带传输中一般以矩形脉冲表示。矩形脉冲含有较大的低频和高频分量,普通通信电缆传输特性较差,其通频带约为30~3400Hz。因此,远距离传输时就需将矩形脉冲信号加以变换,调制成两种不同的正弦波,分别代表数字“0”和“1”。正弦
5、电压可用下式表示:u(t)=Umsin(ωt+φ)正弦函数的3个可变参数为振幅Um、、角频率ω及相位φ,对应有“键控调幅”、“键控调频”和“键控调相”3种类型的调制方式,如图2—4所示。图2-43种类型的调制方式ASKASKASAAASKASKFSKPSK1)键控调幅(ASK)2)键控调频(FSK)3)键控调相(PSK)1)键控调幅(ASK)频率、相位不变,而振幅随信号而变化。u(t)=0,代表数字“0”u(t)=Umsinωt,代表数字“1”图2-43种类型的调制方式2)键控调频(FSK)振幅、相位不变,而频率随信号而变化。u(t)=Umsinω2t,代表数字“0”u(t)=Umsinω1t
6、,代表数字“1”图2-43种类型的调制方式3)键控调相(PSK)相位随信号变化,其余两个参数不变。U(t)=Umsin(ωt+π),代表数字“0”U(t)=Umsin(ωt+0),代表数字“1”图2-43种类型的调制方式衡量调制方式的优劣大体上可从3个角度去考虑:第一是数字波形的差异性;第二是波形的频谱;第三是技术实现的难易程度。一般希望,代表“0”、“1”两种状态的数字波形之间的差异要尽量大些,另外,数字波形与干扰波形的差异也要尽量大。描述两个波形之间差异程度的定量参数叫“波形相关”系数,根据计算,“键控调相”波形差异最大,具有较高的抗干扰能力,是一种较好的调制方式。2.调制解调器(MODE
7、M)当进行远距离数据通信时,需要采用调制与解调技术,调制解调器(MODEM)便是完成这一功能的设备,它是调制器(Modulator)和解调器(Demodulator)复合体的总称。为了能利用电话线传送数字信号,通常需要把数字信号先转换(调制)为某种形式的模拟信号,发至电话线上;当信号到达另一端时再还原(解调)为数字信号,供终端设备或计算机使用。下面简单介绍MODEM的结构原理。(1)调制器(Mod
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