数据通信与计算机网络课件 数据通信与计算机网络第三章

数据通信与计算机网络电信学院信通系洪伟第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2.3物理层下面的传输媒体2.4

模拟传输与数字传输 2.5信道复用技术2.6

同步光纤网SONET和同步数字系列SDH2.7物理层标准举例第2章物理层主要内容物理层的主要功能与接口特性；数据通信的基本知识，各类传输媒体及其特点；模拟传输与数字传输，物理层标准RS-232。基本要求理解并掌握物理层的基本概念、主要功能和基本特性；理解信道的基本概念，物理信道的最高和极限传输速率；了解各类传输媒体的基本特性；理解模拟传输与数字传输的基本概念；了解物理层标准RS-232。2.1物理层的基本概念物理层的主要任务:

确定与传输媒体的接口的一些特性,能够透明地传输比特流.机械特性:

形状、尺寸、线数、排列等。电气特性电缆的各条线上电压的范围。功能特性：各线的功能及其上电平的电压表示的意义。规程特性：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

源系统目的系统传输系统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输出信息调制解调器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正文正文数据通信系统PC机2.2数据通信的基础知识

2.2.1数据通信系统的模型几个术语数据(data)——运送信息的实体。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)——连续变化的。“数字的”(digital)——取值是离散数值。调制——数字信号转换为模拟信号。解调(编码)：模拟信号转换为数字信号。2.2数据通信的基础知识

2.2.1数据通信系统的模型模拟的和数字的数据、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

数字发送器2.2数据通信的基础知识

有关信号的几个基本概念单工通信

半双工通信

全双工通信2.2数据通信的基础知识

有关信号的几个基本概念基带信号：将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示并传输。宽带信号：基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。2.扑2数据属通信恳的基票础知释识2.犁2.渠3信道饼的最贵高码稿元传枕输速正率任何斜实际追的信够道都拆不是秋理想其的，遗在传而输信网号时割会产常生各休种失扭真以献及带愤来多泉种干菊扰。码元决传输叼的速愈率越葵高，杯或信阶号传诊输的慨距离兼越远腐，在巧信道碍的输京出端凝的波边形的拴失真敌就越裤严重惊。2.赢2数据截通信娇的基由础知欲识2.淘2.鹅3信道水的最市高码解元传己输速唤率数字姜信号蓝通过反实际次的信惕道失真收不严赢重实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)失真地严重2.壶2数据纳通信点的基以础知污识2.雄2.节3信道泪的最目高码颜元传奥输速用率傅立企叶分聋析任何抛一个曲周期详为T的有老理周辜期性屋函数g(坡t)可分偷解为晴若干格项（检可能亭无限米多项新）正果弦和绿余弦答函数纺之和瞒：g(陕t)役=知1涉/2托c内+妙∑nbnco枝s(希2πnft固)+枪∑nansi碍n(榴2πnft胡)f仙=出1/枯T:基本是频率an,累bn:康n次谐冻波项稻的正剥弦和朱余弦剂振幅乞值2.奸2数据瓦通信沿的基育础知寸识2.蔬2.吃3信道膏的最刑高码脂元传物输速舍率信号陶在信肌道上滨传输文时的帽特性庸：对不由同傅够立叶救分量另的衰书减不毯同，凝因此俯引起税输出什失真霞；信道睛有截汪止频夕率fc,尘0企~痛fc的振败幅不祸衰减狂，fc以上笨的振器幅衰纸减厉省害，娱这主屋要由裕信道省的物忆理特寄性决虎定，0评~fc称为瞧信道零的有肥效带稼宽；通过昼信道哀的谐梳波次介数越遵多，拳信号庭越逼油真。2.死2数据牢通信模的基窜础知战识2.俊2.碗3信道悲的最至高码炒元传过输速付率奈氏(N逝yq劲ui阴st犬)准则理想倾低通茫信道的最桨高码泰元传按输速醉率=矛2WBa掘ud每赫文带宽服的理碗想低怕通信按道的先最高袄码元丙传输嫩速率逢是每酒秒2个码知元。Ba包ud是波特，是码元传输膝速率狱的单割位，1波特做为每占秒传错送1个码克元。W是理少想低识通信牢道的蜓带宽蠢，单投位为仆赫(H承z)不能贿通过能通核过0频率(H钳z)W(H膏z)2.兄2数据蹄通信撑的基凡础知硬识2.云2.顶3信道敞的最宏高码鲁元传陕输速术率实际的的信付道所柄能传绳输的叠最高稍码元检速率堂，要蜂明显絮地低塑于奈竹氏准偿则给僵出上去限数奏值。波特(B事au问d)和比知特(b采it拼)是两辆个不翼同的票概念药。波特是码烈元传歉输的省速率悬单位燥（每祥秒传库多少悼个码享元）诉。码渔元传腾输速贞率也夜称为调制块速率、波形吓速率或符号波速率。比特是信铁息量础的单葛位。2.酒2数据攀通信饱的基床础知阻识2.育2.敲3信道稀的最间高码看元传死输速吉率另一炼种形库式的边奈氏悠准则每赫怒带宽亿的理竿想带竟通信姑道的带最高妖码元膛传输果速率岸是每奸秒1个码锈元。理想摄带通盖特性位信道的最耽高码叔元传守输速冠率=WBa拖udW是理级想带贤通信暑道的膏带宽姜，单警位为唱赫(H脂z)不能响通过能通志过0频率(H杜z)W(H考z)不能放通过2.兔2数据盒通信治的基户础知夜识2.听2.作3信道壶的最泡高码衔元传宁输速跃率信息显的传缘瑞输速向率“比特/秒”与码扁元的否传输窄速率“波特”在数印量上有一执定的城关系俩。若1个码梅元只搬携带1艺bi亩t的信戚息量嫩，则“比特/秒”和“波特”在数贪值上吃相等芒。若1个码桐元携稿带nbi牺t的信筛息量夫，则MBa乞ud的码申元传寺输速投率所趋对应朱的信趋息传漏输速蓝率为Mnb/灾s。2.尺2数据递通信锈的基绳础知需识2.茫2.壮4信道药的极洽限信劲息传枯输速唯率香农(S方ha辈nn议on吵)用信丢息论专的理宇论推偶导出法了带障宽受犯限且吗有高匆斯白急噪声田干扰骡的信浸道的极限、无差淹错的信息旬传输接速率馒。信道独的极勺限信晓息传雄输速洪率C可表富达为C=Wlo棚g2鼓(1锁+S/N)追b增/sW为信僻道的阻带宽丢（以Hz为单味位）宁；S为信症道内凡所传族信号痛的平沾均功仰率；N为信护道内销部的美高斯容噪声活功率午。2.夏2数据毒通信幻玉的基炕础知己识2.奶2.斧4信道任的极敌限信墨息传落输速跟率香农夺公式很表明信道户的带或宽或芹信道纷中的奴信噪匆比越再大，姜则信鸣息的移极限寒传输歇速率俊就越冲高。只要躲信息贡传输脏速率邀低于妙信道揉的极硬限信盼息传柜输速件率，义就一临定可海以找按到某秃种办枝法来嫂实现勺无差材错的刊传输宽。若信露道带覆宽W或信鹅噪比S/N没有培上限储（当洪然实季际信值道不赤可能云是这裁样的殿），啄则信责道的仇极限猛信息疼传输糕速率C也就落没有偿上限总。实际情信道妻上能始够达毅到的地信息弓传输虾速率脚要比还香农啦的极蒙限传辣输速版率低丹很多区。2.板2数据迎通信赢的基勉础知变识2.冻2.魂4信道抚的极询限信江息传凡输速疲率奈氏悠准则币和香垒农公哪式在渴数据任通信贞系统蓄中的浪作用籍范围源系器统传输磨系统目的脂系统传输系统源点终点发送致器接收大器输入常信息输出而信息输入数据输出数据发送的信号接收的信号码元传输速率受奈氏准则的限制信息传输速率受香农公式的限制2.昏3物理久层下居面的危传输齐媒体电信屋领域展使用姻的电羡磁波纱的频题谱无线文电微波红外欺线可见极光紫外监线X射线射线双绞躺线同轴毕电缆卫星地面摧微波调幅无线仗电调频无线裁电海事无线励电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVH包FUH险FSH防FEH拨FTH械F波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线桃电2.狐3物理聋层下库面的西传输龙媒体2.讽3.黑1导向轨传输监媒体双绞园线屏蔽裂双绞籍线ST明P师(S测hi浴el话de邮d狮Tw漠is泊te畜d眯Pa沉ir龟)无屏头蔽双贡绞线UT蜘P杂(U姿ns焦hi艺el班de虎d蛮Tw劳is孟te兵d越Pa瞎ir珠)同轴糕电缆50同轴竟电缆75同轴肾电缆光缆2.丙3物理沙层下踏面的张传输是媒体2.夸3.剑1导向祖传输畅媒体各种来电缆铜线铜线聚氯蒙乙烯典套剥层聚氯冲乙烯套层屏蔽柏层绝缘僵层绝缘唐层外导备体屏叼蔽层绝缘槽层绝缘致保护览套层内导突体无屏夏蔽双妨绞线UT炎P屏蔽览双绞陷线ST保P同轴素电缆2.屿3物理刻层下袋面的惊传输眠媒体2.纲3.盆1导向畜传输仁媒体无屏鲜蔽双顷绞线UT跪P屏蔽打双绞东线ST究P2.翠3物理哄层下锤面的吨传输辣媒体2.辆3.释1导向秆传输属媒体光线问在光恒纤中畅的折局射折射落角入射煤角包层（低纺折射衫率的岂媒体祥）包层（低修折射储率的尘媒体掘）包层纤芯2.亏3物理降层下颗面的泳传输康媒体2.透3.盖1导向客传输格媒体光纤伏的工壮作原屈理高折肉射率(纤芯)低折喉射率(包层)光线季在纤冶芯中叔传输够的方祥式是劝不断章地全刺反射2.唤3物理梨层下摩面的疫传输顺媒体2.我3.帝1导向系传输梳媒体多模崇光纤悼与单纱模光巨纤输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模上光纤2.陵3物理物层下泰面的娇传输严媒体2.解3.驶1导向朽传输彻媒体光源12比00兰-1黎60狗0县nm50价0-饺10京00梯n唱mLE匀D半导抱体激衰光2.变3物理政层下推面的订传输般媒体2.桑3.梨2非导接向传疯输媒失体无线笛传输超所使木用的轨频段刻很广行。短波胀通信垃主要盘是靠昂电离夺层的范反射扬，但卡短波银信道斧的通殊信质胜量较骨差。微波挣在空张间主葱要是近直线渣传播所。地面赖微波曾接力每通信卫星晕通信2.到3物理薯层下汽面的驱传输危媒体2.姑3.谜2非导垄向传果输媒亚体地面释微波完接力(M氏ic社ro爽wa胞ve拣)通信捷卫星胶：微充波中裕继站地球挖同步肤卫星红外烘线(I茫nf竟ra炸re豪d)和毫触米波(M锈il留li鲁me训te嘉r定Wa青ve轿s)地面功微波侍接力(M办