第2章-物理层-3.15.ppt

1、2.1物理层基本概念2.2数据通信基本知识2.3物理层下的传输介质2.4信道复用技术2.5数字传输系统2.6宽带接入技术2.1物理层基本概念注意！传输媒体本身不属于物理层的范围。物理层的主要任务是确定与传输介质接口相关的一些特性，即：机械特性：指示接口中使用的连接器的形状和尺寸、引线的数量和排列、固定和锁定装置等。电气特性：指示接口电缆每条线上出现的电压范围；功能特性：表示某条线路上出现的某个电压电平的含义；过程特征：为不同的功能指明各种可能事件的发生顺序；转换传输模式：计算机并行传输模式和通信线路串行传输模式之间的转换。2.2数据通信基础知识，2.2.1数据通信系统模型、调制解调器、个人电脑

2、、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、个人电脑、键盘、屏幕、调制器、解调器、演示！常用术语，消息声音，单词，图像等。都是消息；数据(Data)承载消息的实体；信号数据的物理表示，如电的或电磁的。模拟信息的参数值是连续的，如时间、温度和声音。数字信息的参数值是离散的，包括二进制数和电脉冲。当时域波形用于表示数字信号时，表示不同离散值的基本波形称为符号。使用二进制编码时，只有两种不同的符号：0和1。2.2.2关于信道的一些基本概念，信道：是一种向特定方向传输信息的媒介。通信电路通常包含信道？单向通信(单工通信)只有一个通信方向，但没有相反方向的交

3、互。例如电视广播。双向交替通信(半双工通信)通信双方都可以发送信息，但不能同时发送(当然也不能同时接收)信息。双向同时通信(全双工通信)通信双方可以同时发送和接收信息。基带信号和带通信号，基带信号(基本频带信号):来自信号源的信号通常包含更多的低频分量，甚至DC分量，但许多信道不能传输这样的低频分量或DC分量，因此基带信号必须进行调制。基带调制：仅变换基带信号的波形，并且调制信号仍然是基带信号。带通调制：载波用于调制，基带信号的频率范围移动到较高的频带，在信道中传输(即只能在一定的频率范围内通过信道)。带通信号：基带信号由载波调制。带通调制方式：调幅：载波幅度随基带数字信号变化；调频：载波频率

4、随基带数字信号变化；PM:载波的初始相位随基带数字信号而变化，0、1、0、0、1、1、0、0、基带信号、调幅、调频、调相、2.2.3信道符号传输速率越高，传输距离越远，噪声干扰越大，传输介质质量越差，信道输出的波形失真越严重。(有限带宽，噪声，干扰和失真)，发送信号波形，接收信号波形，信号平均功率与噪声平均功率的信噪比(db)=10 log10 (s/n) (db)信道3360 N :高斯噪声功率在信道dB: dB香农根据信息论理论，推导出有限带宽和高斯白噪声干扰信道的极限传输速率。c: c=w log2 (1 s/n) b/s w :信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率越高。2

5、.3物理层下的传输介质，传输介质(transmission media):数据传输系统中发送方和接收方之间的物理路径。2.3.1双绞线STP(屏蔽双绞线)、非屏蔽双绞线UTP(非屏蔽双绞线)、同轴电缆50、同轴电缆75、同轴电缆和光缆、单模和多模、非屏蔽双绞线UTP、直接网络电缆：不同设备的交叉网络电缆：相同设备主机路由器、侧1、侧2、侧1、12345678、12345678、1=白色/橙色2=橙色3=白色/绿色4=蓝色5=白色/蓝色6=绿色71=白色/绿色2=绿色3=白色/橙色4=蓝色5=白色/蓝色6=橙色7=白色/棕色8=棕色，10base5厚同轴电缆，10base2细同轴电缆，普通光纤接

6、头，FC:螺纹圆形光纤接头，SC矩形光纤接头，ST:夹紧圆形光纤接头，光纤的工作原理，光总是完全反射在纤芯中。光源：多模：发光二极管单模：半导体激光器、多模和单模光纤、多模光纤、2.3.2无线传输，采用非导向传输介质：使用的频带非常宽；短波通信：主要依靠电离层反射，但短波信道通信质量差；微波：它主要在空间直线传播。地面微波中继通信卫星通信，综述，1。物理层的主要任务：确定一些相关的特征。2.在被引导的传输介质中，电磁波沿着介质传播；在非导向传输介质中，电磁波沿着传播，这通常被称为。3.符号传输速率越高，信号传输距离越长，噪声干扰越大，传输介质质量越高，接收端波形失真越大。4.信道带宽或信道信噪

7、比越大，信息的极限传输速率就越高。5.单模：光以单一路径通过光纤；多模：光以多条路径穿过光纤；2.4信道复用技术；信道：向某个方向传输信息的媒介。2.4.1频分复用、时分复用和统计时分复用：两个或多个用户共享公共信道的机制。共享信道，信道，A1，A2，B1，B2，C1，C2，信道，信道，A1，A2，B1，B2，C1，C2，复用，解复用，(a)不使用复用技术，(b)使用复用技术，1。频分复用FDM这个频带在通信过程中从头到尾都被占用，即所有用户同时占用不同的带宽资源(“带宽”是频率带宽而不是数据传输速率)。时分复用：时间被分成等长的时分复用帧，每个用户在每个时分复用帧中占据一个固定数目的时隙。每

8、个用户占用的时隙会定期出现。所有时分复用的用户在不同的时间占用相同的带宽。时分复用帧中的频率、时间、c、d、c、d、c、a、a、c、d和b的位置不变。当使用时分复用系统传输计算机数据时，由于计算机数据的突发性，用户对分配的子信道的利用率通常很低。例如，当您在网上冲浪时使用键盘输入字符，频道的利用率非常低。，A，B，C，D，A，B，B，C，D，B，C，A，T，T，T，T，STDM帧不固定地分配时隙，而是根据需要动态地分配时隙。、用户、A、B、C、D、A、B、C、D、T、T、3个STDM帧、# 1、2.4.2波分复用(WDM)，即光的频分复用；波分复用：首先，两个频率非常接近的光载波信号在一根光纤

9、上同时传输；密集波分复用：在一根光纤上复用80个或更多光载波信号；因为光载波的频率非常高，所以通常使用波长而不是频率来表示所使用的光载波信号。1550nm 0 1551nm 1 1552nm 2 1553nm 3 1554nm 4 1555nm 5 1556nm 6 1557nm 7，0 1550nm 1 1551nm 2 1552nm 3 1553nm 4 1554nm 5 1555nm 6 1556nm 7 1557nm，v1=2.5 GB/s (1310 nm)，复用器、解复用器、EDFA:掺铒光纤放大器、光调制器、光解调器、密集波分复用技术应用示例：由100根光纤组成的光缆，速度为2.

10、5Gb/s，采用16倍密集波分复用技术，一根光缆的总数据速率是多少？解决方案：1002.516=4T b/s(太)，2.4.3码分多址的工作原理，1。拨号：当你拨一个电话号码时，这个号码将和你的电话号码一起通过无线电传送。2.包传输：电话将你的声音数字化，将其分成数据位包，然后通过使用独立于信息的伪随机码，将调制信号的频谱宽度扩展到比原始调制信号的带宽宽得多。如跳频、混合扩频和直接序列扩频。)技术，广播这些数据包。3.接收和连接：最近的码分多址无线接收你手机的无线电广播，并将其传输到中央交换计算机，该计算机识别你的手机号码。这样，移动服务电话提供商可以跟踪您的通话，并根据广播时间收费。4.识别

11、：语音信号以数据包的形式到达你的手机。你的电话首先通过一个呼叫，然后识别出识别你的通话的特殊代码，并把相应的数据包恢复成语音信号。2.4.3码分复用码分复用码分多址码分多址。每个用户可以在同一时间使用同一频段进行通信。每个用户都使用特别选择的不同代码模式，因此不会相互干扰。每个比特时间被分成m个称为码片的短间隔，每个站被分配一个唯一的m比特码片序列。如果发送位1，则发送其自己的m位芯片序列。如果发送位0，则发送码片序列的二进制补码。例如， S站的8位码片序列是： 00011011，当发送位1时，发送序列00011011；当比特0被发送时，序列11100100被发送。作为码分多址的一个重要特征，

12、每个站分配的码片序列不仅必须不同，而且必须相互正交。伪随机码序列在实际系统中使用。假设向量s代表站点s的码片向量，t代表任何其他站点的码片向量。如果两个不同站的码片序列是正交的，则向量s和t的归一化内积都是0，即，假设向量s是(1 1 1 1 1 1 1 1)并且向量t是(1 1 1 1 1 1)。将矢量S和T的分数值代入公式，即：(-1)(-1)(-1)(-1)(-1)(1)(1)(-1)(1)(1)8，=0，码分多址的工作原理，以及站S的码片序列。八个码片，站S发送的信号sx，站T发送的信号Tx，总发送信号Sx Tx，归一化内积Sx，归一化内积Sx Tx，数据符号位，发送端，接收端，码片序列s: (-1-1-1 1T站的码片序列T、T、2-16已知如下：四个站0的码片序列a :(-1-1-111-111)b :(-1-11-111-1)c 3360(-11-111-1-1)被发送；1？AS=(11311311)8=1 A发送1 BS=(11311311)8=-1 B发送0 CS=(11311311)8=0 C无发送DS=(11311311)8=1 D发送1 P52，综述，信道复用技术：1。频分复用关闭频率3。时分复用：不同的时间，相同的频带4。统计时分复用：