计算机网络物理层课件

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1、第二章第二章物理层物理层计算机系网络工程研究所数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络主要内容主要内容n物理层的基本概念n数据通信的基础知识q数据通信系统的模型q常用术语q时域图与频域图q模拟信号的频谱与带宽q数字信号的谐波与带宽q信道通信方式q傅立叶分析q数据编码技术q信道复用技术信道复用技术q通信交换方法通信交换方法q串行通信与并行通信串行通信与并行通信n物理层下面的传输媒体q导向传输媒体导向传输媒体q非导向传输媒体非导向传输媒体n宽带接入技术qxDSL 技术技术q光纤同轴混合网光纤同轴混合网HFC qFTTx技术技术数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络物理层的基本概念物理层的基本概念

2、 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即： n机械特性机械特性 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。和锁定装置等等。q如：RJ-45接口、RS-232C接口，每条引线作用：数据传输/控制信息。 n电气特性电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。n功能特性功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。q如：逻辑0、1的电平

3、定义；每个bit的持续时间；n过程特性过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。q同步与异步的交互过程。 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络物理层的基本概念物理层的基本概念n物理层还要解决传输方式的转换物理层还要解决传输方式的转换 q数据在计算机中多采用并行传输方式，而数据在通信线路上的传输方式一般是串行传输。 n具体的物理层协议种类很多具体的物理层协议种类很多q因为有多种物理连接的方式（点对点、多点连接、广播式等），多种的传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道等）。数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络数据通信的基础知识数据通信

4、的基础知识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 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 机数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络数据通信系统的模型数据通信系统的模型n两个两个PC机经过普通电话机的连线，再经过公用电话机经过普通电话机的连线，再经过公用电话网进行通信。网进行通信。n通信系统可分为三大部分：源系统（或发送端、发送通信系统可分为三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）、目的系统（或接收方）、传输系统（或传输网络）、目的系统（或接收

5、端、接收方）。端、接收方）。n源系统源系统q源点源点(source)：源点设备产生要传输的数据（从PC机的键盘输入汉字，PC机产生输出的数字比特流）。源点又称为源点，或信源。q发送器发送器：通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。（典型的发送器就是调制器，PC机使用内置或外置调制解调器）数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络数据通信系统的模型数据通信系统的模型n目的系统目的系统q接收器接收器：接收传输系统传过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。（典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出发送端置入的消息，还原出发送端产生的数

6、字比特流）q终点终点（destination）：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出（例如：将汉字在PC机屏幕上显示出来）。终点又称目的站目的站，或信宿信宿。n传输系统传输系统q可以是简单的传输线，也可以是复杂网络系统。（串口通信线，以太网直连线、公用电话网、局域网、广域网、互联网）数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络源源发送器发送器接收器接收器目标目标Text (1)输入信息输入信息 m(2)输入数据输入数据 g(t)(3)传输信号传输信号 s(t)(4)接收信号接收信号 r(t)(5)输出数据输出数据 g (t)(6)输出信息输出信息 m数据通信发生在两个通过某种数据

7、通信发生在两个通过某种点点传输媒体直接连接的设备之上。点点传输媒体直接连接的设备之上。传输媒体传输媒体(1) (2) (3) (4) (5) (6)直接数据通信直接数据通信数据通信系统的模型数据通信系统的模型Text 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络传输传输系统系统源源发送器发送器源系统源系统接收器接收器目标目标目标系统目标系统LANWAN802.3802.4802.5FDDIPSDNATMISDNDDN包含子网的数据通信包含子网的数据通信数据通信系统的模型数据通信系统的模型数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络常用术语常用术语n通信的目的是传送消息消息（message），如：话音、

8、文字、图像。n数据（数据（data）是运送消息的实体。如：语音、ASIIC码q模拟数据：模拟数据：在某个时间间隔内具有连续值的数据，如语音和图像q数字数据：数字数据：指具有离散的值的数据，如文本或数据 数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络ASCII字字符符集集控制字符控制字符图形字符图形字符数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络常用术语常用术语n信号信号（signal）是数据的电气的或电磁的表现。q模拟信号：模拟信号：由连续可变的电压表示。n模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化，如目前广播的声音信号，或图像信号等。时间时间振幅振幅数据通信

9、与计算机网络数据通信与计算机网络常用术语常用术语q数字信号：数字信号：由一串特定的电压表示，在时间上是离散的，而且在赋值上也进行过量化。数字信号就是先在时域上抽样离散，再在幅值上量化（离散）。时间时间振幅振幅数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络连续信号连续信号离散信号离散信号时间时间时间时间振幅振幅振幅振幅lim s(t) = s(a)t afor all of alim s(t) = s(a)t afor some of a常用术语常用术语数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络s(t+T)=s(t) t+t+常量常量T是信号的周期是信号的周期T1/fT1/f周期信号周期信号时间时间T：

10、周期：周期f：频率：频率振幅振幅振幅振幅常用术语常用术语数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络相位涉及到多个波形，代表计时开始时一个波相位涉及到多个波形，代表计时开始时一个波形的相对状态。形的相对状态。周期信号的三个重要特征周期信号的三个重要特征振幅振幅(amplitude) 振幅表示信号的强度或者波形的高度。振幅表示信号的强度或者波形的高度。 周期周期/频率频率(periodic/frequency)周期代表波形完成一次循环所需的时间。周期代表波形完成一次循环所需的时间。频率代表单位时间内能完成的周期数，即循环次数。频率代表单位时间内能完成的周期数，即循环次数。相位相位(Phase)常用术

11、语常用术语数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络电压电压 +-周期周期振幅振幅时间时间9002700ABC相位相位1800振幅振幅周期周期/频率频率相位相位数据通信与计算机网络数据通信与计算机网络信号的增益信号的增益信号的衰耗信号的衰耗信号的能量经传输系信号的能量经传输系统后，若输出电功率统后，若输出电功率小于输入电功率，就小于输入电功率，就说信号在传输系统中说信号在传输系统中遭到遭到衰耗衰耗。信号的能量经传输系信号的能量经传输系统后，若输出电功率统后，若输出电功率大于输入电功率，就大于输入电功率，就说信号在传输系统中说信号在传输系统中得到得到增益增益。传输系统传输系统P入入P出出常用术语常