计算机网络 谢希仁 第2章__物理层ppt课件.ppt

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1、2.1物理层的基本概念2.2数据通信的基本知识2.3物理层下面的传输媒体2.4信道复用技术2.5数字传输系统2.6宽带接入技术第2章物理层2.1物理层的基本概念物理层是OSI体系结构中的最低一层。它向上毗邻数据链路层，向下直接与传输介质相连接。它起着数据链路层和传输介质之间的逻辑接口作用。物理层为传送二进制比特流数据而激活、维持、释放物理连接所提供的机械、电气、功能和过程特性。现代计算机网络中的物理设备和传输介质的种类繁多，而通信手段也越来越丰富，物理层在数据链路层和传输介质之间起了屏蔽和隔离作用，使数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和

2、服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。2.1物理层的基本概念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。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：2.2数据通信的基本知识基本术语数据(data)——从数据通信的角度来看，数据可以被定义为计算机可识别的任何有意义的实体。运送消息的实体。信号(signal)——是数据的一种电磁编码或光编码。是数据传输中的一种表现形式。数据传输——是

3、指通过传输信道以电信号(或光信号)的形式把数据从一端传递到另一端的过程。通信——利用电子等技术手段，借助电(或光)信号实现从某一端(常称为信源端或发送端)向另一端(常称为信宿端或接收端)进行信息的有效传递和交换。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2.2数据通信的基本知识数据通信系统的模型2.2数据通信的基本知识信息源(简称信源)的作用是把待传输的数据转换成原始电信号，如电话系统中的电话机、网络系统中的终端或计

4、算机等都可看成是信源。信道是信号传输的通路，信道中自然会叠加上噪声。信宿(也称受信者或接收终端)是将复原的原始信号转换成相应的信息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音，终端或计算机将对方传来的电信号还原成文本数据或图像数据等。2.2数据通信的基本知识有关信道的基本概念通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。通常有三种分类方法，按数据代码传输的顺序分为：串行传输和并行传输；按数据传输的同步方式分为：同步传输和异步传输；按数据传输的流向和时间关系分为：单工、半双工和全双工传输。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。双向交替通信（半双工通信）——通信的双

5、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。2.2数据通信的基本知识返回2.2数据通信的基本知识返回2.2数据通信的基本知识2.2数据通信的基本知识基带信号和带通信号基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)，即变换基带信号的波形，称为基带调制，或编码。带通信号——把基带信号经过载波调制后，把

6、信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道），并转换为模拟信号，以便在模拟信道中传输。而使用载波的调制称为带通调制。2.2数据通信的基本知识常用的编码方式1000100111比特流不归零制归零制曼彻斯特差分曼彻斯特2.2数据通信的基本知识基本的带通调制方法调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0和1分别对应于无载波或有载波。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如，正交振幅调制QAM。2.

7、2数据通信的基本知识基本的带通调制方法010011100基带信号调幅调频调相信道的极限容量任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。有失真，但可识别实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）发送信号波形接收信号波形失真大，无法识别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2.2数据通信的基本知识2.2数据通信的基本知识1924年，奈奎斯特(Nyqui