物理层-Physicallayer.ppt

1、1，物理层物理层，2.1数据通信的理论基础2.2传输介质2.3无线传输2.4电话系统2.5窄带综合业务数字网2.6摘要，2，物理层，物理层在参考模型中的位置。物理层是现场视察参考模型的最低层，与物理传输介质直接相连。物理层不是指与计算机相连的特定物理设备或特定传输介质；主要考虑的是如何在连接到开放系统的传输介质上传输各种数据的比特流。物理层，物理层和物理传输介质之间的关系，计算机网络中有多种物理传输介质和传输设备，各种通信技术之间有很大的差异，各种新的通信技术正在迅速发展。在网络设计中，我们尽量通过建立物理层来屏蔽这些差异，使得数据链路层只需要考虑该层的服务和协议，而不需要考虑使用哪种物理传输

2、设备或传输介质；在物理信道上实现两个网络设备之间二进制比特流的透明传输，屏蔽上层物理传输介质的差异。4、物理层、物理层功能、3物理层管理；2、物理业务数据单元的传输；1、物理连接的建立、维护和释放；建立：当请求通信时，一个实体请求另一个实体建立物理连接。维护：在通信时，保持两个实体始终连接。释放：当通信结束时，断开两个实体之间已建立的物理连接。指在物理层完成一些管理事务，如何时发送和何时接收。串行传输：同步传输和异步传输并行传输；5.物理层、物理层特征、数据终端设备并不总是直接通信，它们产生或消耗数据，然后它们需要被转换成可用于传输通信的中间形式。它可以是终端、微型计算机、打印机、传真机或任何

3、其他产生或消耗数据的设备。数据终端设备：数据终端设备，是能够发送和接收具有一定数据处理能力的数据的设备；在任何网络中，DTE设备都会生成数字数据并将其传输到DCE设备，后者会将这些数据转换为可在传输介质上传输的格式，并将转换后的信号发送到网络上的另一台DCE设备。第二个DCE设备接收来自线路的信号，将信号转换为连接到它的数字电视设备可用的格式，然后转发信息。DCE:数据电路终端连接设备，数据终端设备与传输网络之间的通信接口设备；能够通过网络发送和接收模拟或数字数据的任何功能单元。注：物理层与特定的物理设备或物理传输介质无关，而是与DTE通过DCE介入通信网络的描述和规定有关，即物理层与DTE和

4、DCE之间的接口有关。7、物理层、物理层特性、规定了物理连接期间接口中使用的连接器的形状、几何尺寸、引脚数、排列方式、固定和锁定装置。例如插头和插座的几何尺寸。机械特性和电气特性规定了DTE和DCE之间多条信号线的连接方式，以及发射机和接收机的电气参数，包括信号源输出阻抗、负载输入阻抗、信号“1”或“0”的电压范围、传输速率和距离限制等。电气特性、8、物理层、物理层特性、解释接口信号引脚的功能分配和精确定义；信号线包括数据线、控制线、定时线和地线。功能特性规定了使用接口线路进行数据传输的操作过程，即在物理连接的建立、维护和释放阶段，DTE和DCE在各自电路上的动作顺序。代码特性、9、物理层、物

5、理层标准、电子工业协会(EIA)和ITU-T参与了DTE-DCE接口标准的制定。环境影响评价制定的标准称为环境影响评价-232、环境影响评价-442、环境影响评价-449注：DTE-DCE标准试图定义DTE设备和DCE设备之间连接的机械、电气和功能特性。10，物理层标准RS-232-C，机械特性：d连接器DB-9或DB-25。目前，大多数计算机使用9针连接器。RS-232D规定了25针d型连接器的使用。电气特性：低于-3V的电压代表逻辑“1”，高于4V的电压代表逻辑“0”。当传输距离不超过15米时，最大速度为19.2千字节/秒。功能特性：规定25个引脚连接的电路和每个信号的定义。例如，针2用于

6、传输数据，针3用于接收数据，等等。电子工业协会环境影响评价制定的RS-232标准，常用作调制解调器接口。协议和事件的法律顺序。11，物理层标准RS-232-C和RS-449，RS-232引脚描述，12，2.1数据通信的理论基础，通过傅立叶分析分析信道的最大数据速率。数据、信息、信号和信道通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、字符、声音、图形、图像和视频。信息：它是数据的内容和解释。数据：传递信息的物理符号或有意义的实体，模拟数据：在一定时间间隔内连续变化的数据值。例如，温度、压力、声音、视频等。都是振幅不断变化的波形；数字数据：数据在一定间隔内取离散值。例如文本信息、数字、整数、二进制序

7、列等。14，传输期间信号数据的具体表示。模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波及其参数(如振幅、频率、相位等)。)可用于表示要传输的数据；数字信号：可以写入一系列连续的电脉冲，要传输的数据可以用它在某一时刻的状态来表示。基带信号：“0”和“1”用高电压和低电压表示，这个高低电平交替的信号就是基带信号；宽带信号：多个基带信号的组合。数据、信息、信号、信道、信源、信宿、信道信源：在通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。接收器：在通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。信道：通信过程中源和目的地之间的通信线路，是传递信息的信道。通常用于表示在某个方向传输信息的线路。通信线路通常包含多个通道。

8、信道由发送和接收信息的相应设备和传输媒体组成。信道和电路是不相等的，通信电路通常包含发送信道和接收信道。数据、信息、信号、信道、16、信道分类，按传输介质、有线信道和无线信道分类；按传输信号类型分类，模拟信道和数字信道；按用途、专用频道和公共频道分类；17、基带传输：将基带信号直接发送到线路上进行传输。信号传输模式，基带信号：数字信号“1”或“0”直接用两个不同的电压表示，这个高低电平交替的信号就是基带信号；基带传输是数字信号在信道上的直接传输，传输介质的整个带宽都被基带信号占用。18、频带传输：将频带信号直接发送到线路进行传输。波段信号：调制基带信号形成的模拟信号。频带传输：数字信号被调制成

9、模拟信号，然后发送出去。当它们到达接收端时，模拟信号被解调成原始数字信号。信号传输模式，19，宽带传输：将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱移动到电缆的不同频段进行传输，称为宽带传输；信号传输模式，所传输的信号都是调制模拟信号；各信号不会相互干扰，提高了线路的利用率；传输距离长，同时提供多个通道；20、比较、信号传输模式、21、数据通信模式串行传输和并行传输、串行传输和并行传输同步传输和异步传输单工、半双工和全双工、22、数据通信模式串行传输和并行传输、串行传输：一次仅传输一个二进制位，该位根据字符中包含的位序列按顺序传输。发送器、接收器、数据线、串行传输、23、数据通信模式串行传输和并行

10、传输、并行传输：以字符为单位，一次传输一个字节(即8个数据位)，即同时传输每一位数据。发送器、接收器、并行传输、数据线、24位比较、串行传输、并行传输、串行传输：通信线路简单，只有一对传输线可以实现通信，并且可以使用电话线，这样大大降低了成本，特别适合长距离通信，但是传输速度慢；并行传输：传输速度快，但当距离长、位数大时，通信线路复杂、成本高；它适用于短距离，要求高速度。25，数据通信模式异步传输和同步传输，1。异步传输：每个字符使用开始位和停止位作为字符开始和结束的符号，并以字符为单位逐个发送和接收；当不传输字符时，传输总是处于高电平(停止状态)；发送字符时，发送端在每个发送字符的开头和结尾

11、分别设置一个起始位(低电平)和一个1位或2位停止位(高电平)；26，如果没有要发送的数据，发送方发送连续的停止码，即一系列的1，接收方根据从1到0的跳转识别新字符的开始；发送方和接收方有独立的时钟，不需要同步。以字符为单位传输；发送的两个字符之间的间隔是任意的；接收器依靠字符中的起始位进行同步。字符、字符、无限时间间隔、数据通信模式下的异步传输和同步传输，27，0111110，0111110，2。同步传输：在异步传输时，去掉每个字符的起始位和终止位的成帧标记，只在数据块的开始用同步字符表示；数据块(帧或包)传输是由时钟同步的：在发送数据之前，先发出一系列同步时钟，接收端根据该时钟脉冲频率调整接

12、收定时锁定同步频率，以保持同步。数据通信方式为异步传输和同步传输。28.同步传输与异步传输相比的优点是：实现简单，设备技术开销小，价格低廉；异步传输的缺点：传输速度慢；每次传输一个字符，必须增加2-3位的传输时间。适用于低速终端或对话操作。数据通信模式下的异步传输和同步传输；29.数据通信模式下的异步传输和同步传输；3.同步传输与异步传输相比的优点：传输速度快；允许用户传输不是由8位组成的数据；能够以同步方式与主机通信；同步传输的缺点：硬件设备复杂，需要一个时钟来实现发送方和接收方之间的严格同步；发射机和接收机的控制很复杂，对线路的要求也很高。30、数据通信模式单工、半双工、全双工、单工通信：

13、信息只能在一个方向上传输；31、数据通信模式单工、半双工、全双工、半双工通信：允许数据在任一方向上流动，但一次只能在一个方向上流动；32、数据通信方式：单工、半双工、全双工、全双工通信：每端可以同时发送和接收；33，信道的几个主要技术指标，比特率：每秒传输的二进制码位数，单位为比特/秒(bit/s或b/s或bps)。数据速率也称为比特率或数据传输速率。波特率：每秒传输的电信号单位或符号数，以波特/秒或b/s为单位。调制速率也称为波特率或符号率。数据速率和调制速率之间的关系(奈奎斯特公式):1波特=(log2V) bps，其中v是信号电平。如果使用n进制信号，发送信号时数据速率和调制速率之间的关

14、系是：S=B log2N(bps)，其中S为比特率，B为波特率。34，信道的几个主要技术指标，例如，在数字传输系统中，当数据速率为4800bps，调制速率为1200波特时，信号将呈现多少种不同的状态？为了使数据速率等于调制速率，信号需要采取多少种状态？答：根据奈奎斯特公式，S=Blog2N，因为s=4800 bps和b=1200波特是已知的，当N=16时，信号采取16种不同的状态。当信号处于两种不同状态时(N=2)，数据速率等于调制速率。35，信道的几个主要技术指标，信道带宽：信道中无失真传输的信号所占据的频率范围，通常称为信道通带，单位为HZ。信道容量：信道可以传输的最大数据速率；信道每单位

15、时间可以传输的最大位数。一般来说，信道容量和信道带宽成正比；带宽越大，容量越大，信号传输速率越高：36，信道的几个主要技术指标，吞吐量：信道在单位时间内成功传输的信息总量；传播速度：信号在通信线路上每单位时间传播的距离(米/秒)。误码率：误码率，二进制位在传输中被错误传输的概率；信道传输的可靠性指标。误差率P=传输误差数/传输比特总数，37，傅立叶级数任何合理的周期函数，g (t)，周期t可以由a(潜在无限)个sins和余弦：构成，f=1/t:基频基频；第n次谐波的振幅。2.1.1傅立叶分析，周期信号可以分解成一系列振幅、频率和相位可测量的正弦波；对信号进行傅里叶变换以获得系数an和bn，其平方和与相应频率下传输的能量成比例。38、信号频谱和信号带宽、2.1.1傅立叶分析，信号频谱是指它包含的所有频率分量的集合，并由