《计算机网络》课件2

1、第二章 物理层第一节 数据通讯基础一. 信息量H针对离散信息源定义:对于一个以概率P1,P2,.Pn发出信号A1,A2,.An的信息源, 其信息量当Pi = 1/n时，对于发出m位二进制数的信息源 H=Hmax=log2n= log22m =mH= log2p(x) dx针对信息源输出模拟量（连续量）x的连续信息源其信息为： 1二 通信模型信道（消息、信号）通常可分为： 连续的（模拟的） 带宽（半半功率点间频宽） 离散的（数字的） 容量（Capability） （单位时间内信道能传送的最大信息量，从物理上看，信道的容量可以视为最大传输速率。）。 消息信息源接收者发射机接收机消息信道发送信号接收

2、信号噪声源2三奈奎斯特定理奈奎斯特证明（采样定理）： 模拟信号经F频率采样成为离散信号，要无失真恢复，要求： F2f （）其中，f是模拟信号的最高频率。耐奎斯特定理解决了数字通道传送模拟信号的最高频率问题。例如话音的频谱为1003000Hz，数字话音的采样频率应大于23000Hz取为8000Hz，即每秒采样8000点。并采用8位A/D转换。所以一路数字话音，需要88000=64000（bps）的容量的数字通道来传输。3四香农（ Shannon）定理与耐奎斯特定相相反，香农定理解决了用模拟通道来传输数字信号的最大传输率问题。香农定理：带宽为H，信噪比为S/N的模拟信道，通过MODEM所能传送的数

3、字信号的最大数据传输率为：R=Hlog2(1+S/N)例题：求信噪比为1000，带宽为3000Hz的模拟信道采用56kbps MODEM，求所能传送的数字信号的最大的数据传输率。解：R=Hlog2(1+S/N)=3000 x log2(1+1000)=30kbps信道噪声比常用分贝为计量单位，分贝数= 10log10s/n 例如 30db对应于1000：1的信噪比.。4第二章习题 1.通过MODEM在电话线上传送19.2Kbps的数字信号，问信号噪声比为多少才可能？ 2.测量模似信号(电压)，其频谱分布为0100赫兹，通过采样和8位串行A/D转换后在数字通道上传送，试问采样频率应取多高? 3.

4、有个信号源输出七个符号A、B、C、D、E、F和G其概率分别0.20、0.19、0.18、0.17、0.15、0.10和0.01.问其信息量为多少？5第二节 传输介质曼彻斯特编码：每位中点时刻 表示0，表示1。=1/2差发分曼彻斯特编码：每位前沿时刻电平跳变表示0，不变表示1。 1相邻，则前一个1的中点时刻电平跳变。 =11000100111二进制的编码曼彻斯特编码信号差分曼彻斯特编码信号编码效率：同一介质某编码的容量和二进制编码的容量之比6用来传送数字信号的电缆称为基带电缆，分为两种：粗缆：标准为10BASE -5，无中继传输距离500米，容量为10Mbps。细缆：标准为10BASE-2，无中

5、继传输距离186米，容量为10Mbps。同轴电缆的特征阻抗为50，电缆要接端接器即50电阻以保证匹配。传输的数字信号采用曼彻斯特编码。早期的以太网普遍采用同轴电缆，这是典型的总线结构，但是它们存在着一系列的缺点：只支持10Mbps的容量，不能传送100Mbps的信号;并且不可靠，一旦电缆损坏会造成整段网络不匹配而瘫痪，所以同轴电缆现在已被淘汰。用来传送模拟信号的电缆称为宽带电缆：用于令牌总线网 传送1M 5M 10Mbps信号，距离1800m，特征阻抗75欧姆一、同轴电缆7二、双绞线100欧姆双绞线按其性能（单位长度的带宽）分为：3类：规定为16MHz 4类：规定为20MHz5类/5E类：规定

6、为100MHz 6类：规定为250MHz7类：规定为600MHz10Mbps/100Mbps/1000Mbps以太网的双绞线标准如下：10BASE-T：采用三类非屏蔽双绞线UTP容量10Mbps衰减限制距离100米，采用曼彻斯特编码。100BASE-T：采用五类非屏蔽双绞线UTP容量100Mbps衰减限制距离100米，采用4B/5B编码。1000BASE-ab：采用五类非屏蔽双绞线四对，容量1000Mbps衰减限制距离25米。采用8B/10B编码。采用六类双绞线的以太网标准，即将制定出来。距离将达到100米。8三、光纤光纤优点：传输频带非常宽（或传输的数据率非常高）； 传输损耗小，中继距离长；

7、 抗雷电和电磁干扰性能好； 无串音干扰，保密性好； 体积小，重量轻。以太网光纤标准如下：10BASE-T，容量10Mbps，CSMA/CD限制（下详）距离5000米，采用曼彻斯特编码。100BASE-FX，容量100Mbps， CSMA/CD限制距离500米，采用4/5编码。1000BASE-SX（LX），衰减限制距离220550米（ 550米），容量1000Mbps， 采用全双工，CSMA/CD限制不复存在。采用8B/10B编码。标准功率光端机光纤的衰减限制距离： 10Mbps100Mbps多模2公里，单模20公里；1000Mbps单模5公里，大功率光端机可达100公里。9四、 无线传输介质

8、 1. 无线频率采用扩频方式通信 有902MHz、928MHz和2.4GHz三个频段。容量26Mbps，通信距离可达几十到几百公里。2. 地面微波具有两个频段：46GHz和2123GHz，容量为1Mbps10Mbps，距离为几十上百公里3. 卫星同步卫星距地面距离为3600公里，根据开普勒定律，周期正比于半径的3/2次方。此时其周期正好等于24小时。同步卫星就像固定在空中一样。有三颗卫星就能在全世界范围内通信。通信容量为19.2 Kbps到几Mbps。1994年以来出现了低价微型地面站，称为甚小孔径终端VSAT（Very Small Aperture Terminal）通信容量上行19.2Kb

9、ps，下行为512Kbps。10 同步卫星只有三个波段（实为频段）： 1. C波段，即4/6波段，上行频率为5.9256.425GHz，下 行频率为3.74.2GHz。 2. Ku波段即11/14波段，上行频率为14.014.5GHz，下行频率为11.711.2GHz。 3. Ka波段即20/30波段，上行频率为27.530.5GHz， 1990年摩托罗拉首先提出铱计划，准备发射77颗低轨道卫星（这好像77号元素铱原子模型）。后来修改为镝计划，发射66颗低轨道卫星（镐为66号元素），这66颗卫星的轨道能保证当一颗卫星超出视野时，总有另一颗进入视野。它采用L波段（1.6GHz左右）作为上行频率和

10、下行频率，这样可用于电池供电的便携式设备（手机）。手机上网容量当前为19.2Kbps。11五、 利用现有的模拟传输系统调制解调器MODEM。数字调制技术：调频、调幅、调相或其混合 例如：调幅（幅度两级）和调相（相位4种）混合，共有8种组合，每次调制3位。 波特率B：每秒调制次数 （次/秒） 比特率C：每秒传送的位数 （bit/s，bps）在上例中，假设每秒调制1200次，那么波特率为1200次/秒，则其比特率为3600bps。二者关系： C=B log2L其中L为组合数12MPCMISPPSTNPCCMISP双向CATY前端Cable MODEM的典型应用MODEM的典型应用13六、利用现有的

11、数字传输系统脉码调制PCM1 PCM 0次群每秒8000次采样 64kbps 2 PCM 1次群 E1 CCITT标准 欧洲、我国 64kbps * 32 = 2.048Mbps 32个3 PCM 1次群 T1贝尔标准标准 北美每125微秒传193bit（24*8+1=193） 1.544Mbps 24路话音4 PCM 高次群标准 E1 E2E3 T1T2T3话路数 30120480 2496672数据率 2.0488.448 33.368 1.544 6.312 43.736 141516 LAN1 E1 LAN2用E1连接以太网1和以太网2R1R217第五节 物理层接口标准举例广域网，例如

12、X.25、帧中继等的物理接口在本节讨论 局域网的接口应该说就是各种网卡在下节讨论，一EIA-232-E接口标准电气指标： “0”：电平= +3v+15v “1”：电平= -3v -15v距离：15m最大速率：异步19.2 kbps 同步64 kbps 网络用得比较多：分为数据终端设备DTE端和数据终端设备DCE端25针插头座 异步（略） 同步DTE定时（24引脚）、DCE定时（15引脚）和接收器定时（17引脚）。RS -232 的缺点： 数据的传输速率低和距离短 18二RS-449RS-449由3个标准组成。RS-449规定接口的机械特性、功能特性和过程特性。RS-449采用37根引脚的插头座

13、。RS-423-A规定在采用非平衡传输时（即所有的电路共用一个公共地）的电气特性。当连接电缆长度为10m时，数据的传输速率可达300kb/s。RS-422-A规定在采用平衡传输时（即所有的电路没有公共地）的电气特性。它可将传输速率提高到2Mb/s。而连接电缆长度可超过60m。当连接电缆长度更短时（如10m），则传输速率还可以更高些（如达到10Mb/s）。现在广泛采用平衡传输。19三V35V.35分为DTE端和DCE端，常采用34引脚插座，.其控制信号沿用V.28标准，类似于RS-232。其数据和时钟信号采用平衡传送信号，类似于RS-422。因此其典型数据传送速率为48Kbps168Kbps，近

14、来可达到2Mbps。RS-499和V.35在网络设备中均工作在同步方式，在传送数据的同时，还需用另一条线传送时钟，这与下述的G.703是不同的。 容量： n64kbps 2Mbps20四 G703G.703是高速链路接口， 每个方向一根同轴电缆或一对双绞线， 每个方向应传送三个信号： n 64Kbps的数据信号、 n 64kHz的位定时时钟信号和n 8kHz的字节定时时钟信号。它们应编码在一起。 容量：n64kbps 2Mbps2.048Mbps的G.703接口标准，每个方向采用一条同轴线或平衡对称双绞线来传送。采用HDB3编码（高密度双极性编码），它使用3种电平B、B和0传送信息。 21第五节网卡网卡，又称网络接口卡NIC。网卡是计算机或网络设备和介质的硬件接口。从OSI的观点看，网卡包含了物理层和介质访问控制（MAC）子层。从TCP/IP协议权的观点看它对应于底层（主机网络层）从协议来分，网卡