计算机网络 教学课件 作者 肖锋 马玉春CH3 数据通信基础与物理层.ppt

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1、计算机网络第3章数据通信基础与物理层第3章数据通信基础与物理层3.1物理层的基本概念3.2数据通信的基本概念3.2.1数据通信系统的基本概念3.2.2数据通信系统的模型3.2.3数据通信系统的主要质量指标3.3数据传输方式3.3.1并行、串行传输3.3.2单工、半双工和全双工通信3.3.3异步传输与同步传输3.3.4基带传输与数字信号编码3.3.5频带传输与模拟信号编码3.3.6模拟数据的数字信号编码第3章数据通信基础与物理层（续）3.4多路复用技术3.4.1频分多路复用3.4.2时分多路复用3.4.3波分多路复用3.4.4码分多路复用3.5传输介质3.5.

2、1传输介质的分类3.5.2有线传输介质3.5.3无线传输介质3.6宽带接入技术3.6.1拨号连接3.6.2ADSL3.6.3光纤同轴混合网HFC第3章数据通信基础与物理层（续）3.6.4代理服务器接入3.1物理层的基本概念物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：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、固定和锁定装置等等。电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。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。规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。3.2数据通信的基本概念3.2.1数据通信的基本概念数

3、据(data)——运送信息的实体。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)——连续变化的。“数字的”(digital)——取值是离散数值。调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。模拟的和数字的数据、信号模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号数字发送器数据通信——发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传输到数据接收方的过程，分为模拟数据通信和数字数据通信。源点——数据的发送方终点——数据的接收方信道——在源点和终点之间建

4、立的一条传输信号的物理通道3.2.2数据通信系统的模型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正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机3.2.3数据通信系统的主要质量指标模拟通信系统的质量指标有效性有效性是用有效传输带宽来度量，频带宽度越窄，有效性越好可靠性可靠性是用接收端最终的输出信噪比来度量，信噪比越大，通信质量越高。数字通信系统的质量指标数字通信系统中，有效性用传输速率来表示，可靠性用差错率（误码率）来衡量。几个重要基本概念：码元——

5、承载信息的基本信号单位，一个表示数据有效值状态的脉冲信号就是一个码元，其单位为波特信道容量——一个信道能够达到的最大的传输速率，它表示信道的传输能力。在通信领域中，信道容量常指信道在单位时间内可传输的最大码元数，以码元速率（或波特）来表示数据传输速率——通信系统单位时间内传送的二进制代码的位（比特）数，因此又称比特率，单位用比特/秒表示，记为b/s或b/s。设T为传输的电脉冲的宽度或周期，N为一个脉冲信号所有可能的状态数，则数据传输速率为：RS=log2N（b/s）调制速率——调制后模拟电信号每秒钟的变化次数，它等于调制周期（即时间间隔）的倒数，单位为波特（

6、Baud）。若用T（秒）表示调制周期，则调制速率为Rb=1/T（Baud），即1波特表示每秒钟传送一个码元。误码率——二进制码元在传输过程中被传错的概率误码率的计算公式为：Pe=Ne/N式中Pe表示误码率，Ne表示被传错的码元数，N表示传输的二进制码元总数。上式只有在N取值很大时才有效。“带宽”——本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。数字信号流随时间的变化在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。每秒106个比特时间1010111s带

7、宽为1Mb/s时间每秒4106个比特0.25s带宽为4Mb/s时延发送时延（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。信道带宽数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）时延(delay或latency)传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）时延(delay或latency)处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。结点缓

8、存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部