计算机网络第章物理层

计算机网络（第6版）第2章物理层第

2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

2.2.1数据通信系统的模型

2.2.2有关信道的几个基本概念2.3物理层下面的传输媒体

2.3.1导引型传输媒体

2.3.2非导引型传输媒体2.4信道复用技术2.4.1频分复用、2.4.2时分复用和2.4.3统计时分复用2.5宽带接入技术2.1物理层的基本概念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：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。2.2数据通信的基础知识

2.2.1数据通信系统的模型

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调制解调器数字比特流数字比特流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几个术语数据——运送消息的实体。信号——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”——代表消息的参数的取值是连续的。“数字的”——代表消息的参数的取值是离散的。码元——在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。信源——信息的发送端。信宿——信息的接收端。调制解调器——对信号进行调制和解调。2.2.2有关信号的几个基本概念单向通信（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。基带(baseband)信号和

带通(bandpass)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)。带通信号——把基带信号经过载波调制后，把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）。几种最基本的调制方法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。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。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。

2.3物理层下面的传输媒体

2.3.1导引型传输媒体1、双绞线（1）分类（a）屏蔽双绞线STP（b）无屏蔽双绞线UTP铜线聚氯乙烯套层绝缘层无屏蔽双绞线UTP铜线聚氯乙烯套层绝缘层屏蔽双绞线STP同轴电缆2、同轴电缆同轴电缆分为：粗同轴电缆与细同轴电缆。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高，由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置，但粗缆网络必须安装收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。相反，细缆安装则比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头须装上基本网络连接头（BNC），然后接在T型连接器两端，所以当接头多时容易产生不良的隐患.外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体同轴电缆同轴电缆细缆细缆的直径为0.26厘米，最大传输距离185米，使用时与50Ω终端电阻、T型连接器、BNC接头与网卡相连，线材价格和连接头成本都比较便宜，而且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。缆线总长不要超过185米，否则信号将严重衰减。细缆的阻抗是50Ω。粗缆粗缆(RG-11)的直径为1.27厘米，最大传输距离达到500米。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设，而且RG-11连接头的制作方式也相对要复杂许多，并不能直接与电脑连接，它需要通过一个转接器转成AUI接头，然后再接到电脑上。由于粗缆的强度较强，最大传输距离也比细缆长，因此粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络。粗缆的阻抗是75Ω。同轴电缆光纤光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。单模光纤这是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤，通常简称为单模光纤（SMF：SingleModeFiber）。目前，在有线电视和光通信中，是应用最广泛的光纤。多模光纤将光纤按工作波长以其传播可能的模式为多个模式的光纤称作多模光纤（MMF：MUltiModeFiber）。纤芯直径为50μm，由于传输模式可达几百个，与SMF相比传输带宽主要受模式色散支配。在历史上曾用于有线电视和通信系统的短距离传输。自从出现SMF光纤后，似乎形成历史产品。但实际上，由于MMF较SMF的芯径大且与LED等光源结合容易，在众多LAN中更有优势。所以，在短距离通信领域中MMF仍在重新受到重视。光纤光线在光纤中的折射折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）包层纤芯光纤寄的工架作原斥理高折晓射率(纤芯)低折跟射率(包层)光线执在纤亏芯中什传输举的方惹式是位不断站地全去反射多模要光纤惯与单题模光编纤输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模列光纤2.降3.匙2非导抓引型碎传输促媒体无线惨传输司所使赏用的炕频段盾很广即。短波地通信攻主要彼是靠并电离吹层的脂反射鸟，但貌短波占信道浑的通脚信质摩量较隶差。微波痰在空宗间主坑要是钉直线谅传播捕。地面活微波坊接力乎通信卫星械通信2.疗4信道坛复用抵技术2.筹4.晶1频分旗复用涉、时弓分复筑用和倦统计浴时分伏复用复用(m桑ul光ti学pl阴ex纱in亏g)是通拼信技码术中郑的基挣本概坛念。+(叮)+B1B2C1C2A1A2B1B2共享殿信道(a伪)使用滤单独苦的信衣道(b染)使用洁共享旅信道复用分用频分弹复用FD晃M用户揭在分革配到己一定写的频兰带后沸，在夕通信宗过程覆中自感始至伯终都吹占用绝这个盲频带半。频分似复用的所天有用酱户在浇同样郑的时努间占价用不邮同的坝带宽肯资源科（请闯注意区这里宴的“介带宽惑”是亚频率梳带宽然而不卧是数庄据的帖发送缩慧速率).频率频带1频带2频带3频带n时间时分韵复用TD扣M时分装复用则是抽将时勒间划撤分为牙一段赔段等臂长的时分换复用卖帧（TD哄M帧）传。每劲一个前时分耳复用滥的用霸户在割每一帆个TD摇M帧中妨占用坐固定穷序号锯的时扑隙。每一钩个用脂户所槐占用掉的时迎隙是周期裕性地劈燕出现（其献周期炉就是TD避M帧的典长度槐）。TD园M信号牌也称剑为等时(i茫so榜ch货ro伙no啊us尼)信号惧。时分肝复用某的所监有用贤户是索在不如同的雅时间敲占用同样禁的频带静宽度油。时分妇复用时分各复用频率时间BCDBCDBCDBCDAAAATDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧周期呈性出利现统计管时分删复用ST互DM统计独时分史复用ST吧DM用户ABCDabcdtttt3个ST苹DM帧#1④③②①acbabbcacd#2#3统计红时分肿复用2.腥6宽带限接入强技术筑（AD庸SL）AD谷SL技术衫就是明用数捏字技避术对抗现有揉的模斥拟电佛话用蚂户线扶进行皂改造乱，使酒它能奏够承影载宽趋带业殃务。AD贫SL的极兵限传绪输距肾离与蹄数据椒率以始及用汇户线慈的线初径都抵有很以大的耗关系碎（用间户线躬越细恩，信勒号传睡输时渠的衰征减就环越大麦），歇而所麻能得厉到的