計算機網絡物理層資料ppt課件.ppt

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1、計算機網絡（第5版）第2章物理層第2章物理層重點內容：掌握物理層的主要任務；信道通信的基本定律；信道復用技術。一般內容：了解網絡中常用的傳輸媒體；模／數(shù)和數(shù)／模變換；Modem的功能及工作原理；同步光纖網SONET和同步SDH；碼分復用。第2章物理層2.1物理層的基本概念2.2數(shù)據通信的基礎知識2.2.1數(shù)據通信系統(tǒng)的模型2.2.2有關信道的幾個基本概念2.2.3信道的極限容量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導向傳輸媒體2.3.2非導向傳輸媒體第2章物理層（續(xù)）2.4信道復用技術2.4.1頻分

2、復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用2.4.2波分復用2.4.3碼分復用2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術2.6.1xDSL技術2.6.2光纖同軸混合網（HFC網）2.6.3FTTx技術2.1物理層的基本概念物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：機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。過程特性指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。2.2數(shù)據通信的基礎知識2.2.1數(shù)據通信系

3、統(tǒng)的模型傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據源點終點發(fā)送器接收器調制解調器PC機公用電話網調制解調器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號輸入漢字顯示漢字數(shù)據通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機幾個術語數(shù)據(data)——運送消息的實體。信號(signal)——數(shù)據的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。“數(shù)字的”(digital)——代表消息的參數(shù)的取值是離散的。碼元(code)——在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形

4、。2.2.2有關信號的幾個基本概念單向通信（單工通信）——只能有一個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，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息?；鶐?baseband)信號和帶通(bandpass)信號基帶信號（即基本頻帶信號）——來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據信號都屬于基帶信號。基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對

5、基帶信號進行調制(modulation)。帶通信號——把基帶信號經過載波調制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內能夠通過信道）。幾種最基本的調制方法基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進行調制(modulation)。最基本的二元制調制方法有以下幾種：調幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。調頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。對基帶數(shù)字

6、信號的幾種調制方法010011100基帶信號調幅調頻調相正交振幅調制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r?(r,?)可供選擇的相位有12種，而對于每一種相位有1或2種振幅可供選擇。由于4bit編碼共有16種不同的組合，因此這16個點中的每個點可對應于一種4bit的編碼。若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收端進行解調時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。舉例2.2.3信道的極限容量任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產生各種失真以及帶來多種干擾。碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信號傳輸?shù)木嚯x越遠，在信道

7、的輸出端的波形的失真就越嚴重。數(shù)字信號通過實際的信道有失真，但可識別失真大，無法識別實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號波形信道能夠通過的頻率范圍1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導出了著名的奈氏準則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，碼元的傳輸速率的上限值。在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模駝t就會出現(xiàn)碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號高頻分量越多

8、，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串擾。(2)信噪比香農(Shannon)用信息論的理論推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達為C=Wlog2(1+S/N)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位