課件制作人：張勤勤計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

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1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2章物理層課件制作人：張勤勤第2章物理層*2.1物理層的基本概念*2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念2.2.3信道的最高碼元傳輸速率2.2.4信道的極限信息傳輸速率2.3物理層下面的傳輸媒體2.3.1導(dǎo)向傳輸媒體2.3.2非導(dǎo)向傳輸媒體課件制作人：張勤勤第2章物理層（續(xù)）2.4模擬傳輸與數(shù)字傳輸2.4.1模擬傳輸系統(tǒng)*2.4.2調(diào)制解調(diào)器*2.4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)*2.5信道復(fù)用技術(shù)2.5.1頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用2.5.2波分復(fù)用2.5

2、.3碼分復(fù)用*2.6同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH2.7物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例2.7.1EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)2.7.2RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)課件制作人：張勤勤2.1物理層的基本概念物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：機(jī)械特性指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。規(guī)程特性指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。課件制作人：張勤勤課件制作人：張勤勤幾

3、個(gè)術(shù)語(yǔ)數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送信息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——連續(xù)變化的?！皵?shù)字的”(digital)——取值是離散數(shù)值。調(diào)制——把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過(guò)程。解調(diào)——把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程。課件制作人：張勤勤課件制作人：張勤勤2.2.2有關(guān)信號(hào)的幾個(gè)基本概念單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信

4、（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。課件制作人：張勤勤基帶(baseband)信號(hào)和寬帶(broadband)信號(hào)基帶信號(hào)就是將數(shù)字信號(hào)1或0直接用兩種不同的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。寬帶信號(hào)則是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號(hào)。課件制作人：張勤勤2.2.3信道的最高碼元傳輸速率任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來(lái)多種干擾。碼元傳輸?shù)乃俾试礁撸蛐盘?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。課件制作人：張勤勤課件制作人：張勤勤奈氏(Ny

5、quist)準(zhǔn)則每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個(gè)碼元。Baud是波特，是碼元傳輸速率的單位，1波特為每秒傳送1個(gè)碼元。理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2WBaudW是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz)不能通過(guò)能通過(guò)0頻率(Hz)W(Hz)課件制作人：張勤勤另一種形式的奈氏準(zhǔn)則每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒1個(gè)碼元。理想帶通特性信道的最高碼元傳輸速率=WBaudW是理想帶通信道的帶寬，單位為赫(Hz)不能通過(guò)能通過(guò)0頻率(Hz)W(Hz)不能通過(guò)課件制作人：張勤勤要強(qiáng)調(diào)以下

6、兩點(diǎn)實(shí)際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，要明顯地低于奈氏準(zhǔn)則給出上限數(shù)值。波特(Baud)和比特(bit)是兩個(gè)不同的概念。波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝唬棵雮鞫嗌賯€(gè)碼元）。碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號(hào)速率。比特是信息量的單位。課件制作人：張勤勤要注意信息的傳輸速率“比特/秒”與碼元的傳輸速率“波特”在數(shù)量上卻有一定的關(guān)系。若1個(gè)碼元只攜帶1bit的信息量，則“比特/秒”和“波特”在數(shù)值上相等。若1個(gè)碼元攜帶nbit的信息量，則MBaud的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為M?nb/s。課件制作人：

7、張勤勤2.2.4信道的極限信息傳輸速率香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無(wú)差錯(cuò)的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。課件制作人：張勤勤香農(nóng)公式表明信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限（

8、當(dāng)然實(shí)際信道不可能是這樣的），則信道的極限信息傳輸速率C也就沒有上限。實(shí)際信道上能夠達(dá)到的信息傳輸速率要比香農(nóng)的極限傳輸速率低不少。課件制作人：張勤勤奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器輸入信息輸出信息輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)碼元傳輸速率受奈氏準(zhǔn)則的限制信息傳輸速率受香農(nóng)公式的限制課件制作人：張勤勤2.3物理層下面的傳輸媒體無(wú)線電微波紅外線可