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1、計算機網(wǎng)絡(luò)物理層物理層1物理層的基本概念2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2有關(guān)信道的幾個基本概念2.3信道的最高碼元傳輸速率2.4信道的極限信息傳輸速率3物理層下面的傳輸媒體3.1導(dǎo)向傳輸媒體3.2非導(dǎo)向傳輸媒體物理層（續(xù)）4模擬傳輸與數(shù)字傳輸4.1模擬傳輸系統(tǒng)4.2調(diào)制解調(diào)器4.3數(shù)字傳輸系統(tǒng)5信道復(fù)用技術(shù)5.1頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用5.2波分復(fù)用5.3碼分復(fù)用6同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH7物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例7.1EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)7.2RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)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
2、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。規(guī)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數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號正文正文數(shù)據(jù)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(shù)語數(shù)據(jù)(data)——運送信息的實體。信號(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表
3、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)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程。解調(diào)——把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程。模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號數(shù)字發(fā)送器2.2有關(guān)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(dāng)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?ba
4、seband)信號和 寬帶(broadband)信號基帶信號就是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。寬帶信號則是將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。2.3信道的最高碼元傳輸速率任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產(chǎn)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(yuǎn)，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。數(shù)字信號通過實際的信道失真不嚴(yán)重失真嚴(yán)重實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸入信號波形輸出信號波形(失真不嚴(yán)重)輸入信號波形實際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）輸出信號波形(失真嚴(yán)重)奈氏(Nyq
5、uist)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)不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)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)不能通過能通過0頻率(Hz)W(Hz)不能通過要強調(diào)以下兩點實際的信道所能傳輸?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(bi
6、t)是兩個不同的概念。波特是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝唬棵雮鞫嗌賯€碼元）。碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號速率。比特是信息量的單位。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個碼元攜帶nbit的信息量，則MBaud的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸速率為M?nb/s。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、無差錯的信息傳輸速率。信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為C=Wlog2(1+S/N
7、)b/sW為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。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實現(xiàn)無差錯的傳輸。若信道帶寬W或信噪比S/N沒有上限（當(dāng)然實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。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)源點終點發(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
