数据通信和物理层（新）ppt课件.ppt

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1、计算机网络第2章数据通信和物理层计算机系网络教研室计算机系网络教研室第2章物理层2.1物理层的基本概念2.2数据通信系统的基本概念2.3数据通信系统的指标2.4信道的极限容量（重点、难点）2.5数据通信方式2.6数据编码与数据调制（重点）2.7物理层下面的传输媒体2.8信道复用技术（重点、难点）2.9数字传输系统2.10宽带接入技术计算机系网络教研室1物理层的基本概念物理层位于传输媒体（传输介质）之上，它的作用是尽量屏蔽具体物理设备或传输媒体的差异，为上层（数据链路层）提供统一的服务。因此，物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，

2、即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、电气特性、功能特性、规程特性计算机系网络教研室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。计算机系网络教研室①机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。各类已被ISO标准化了的DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。计算机系网络教研室②电

3、气特性规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大传输速率的说明、以及与互连电缆相关的规则等。物理层的电气特性还规定了DTE-DCE接口线的信号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电器参数。计算机系网络教研室③功能特性规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。④过程特性规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。2数据通信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

4、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1数据通信系统的模型计算机系网络教研室几个术语信息(Information)——是人们对现实世界的事物的存在方式及其运动状态的认识。数据(data)——运送消息的实体。是把事件的某些属性规范化后的表现形式;最原始，计算机能表示的。各种需要传输和处理的信息（文字，图像、声音、动作等）。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。计算机系网络教研室雪六角形凉白色信息数据信号信息：人对雪花和马的认识数据：

5、文字，二进制数，十进制数信号：电压，光，磁场强度计算机系网络教研室§模拟信号和数字信号模拟信号（analogsignal）的信号电平是连续变化的；时间上连续，包含无穷多个值数字信号（digitalsignal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示,时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号模拟信号模拟信号：优点是它能对细节进行表示，但是噪声、或来自其他源的干扰，会严重地影响模拟信号，比数字信号更易于出错，因此模拟信号对于数据发送并不是最佳选择。随着信号的传播，信号能量会逐渐减少，这就是信号的衰减。模拟信号和数字信号存

6、在着衰减。为了补偿衰减，要经常对数字信号和模拟信号进行转发，也即使将信号重新放大，以使它们传播得更远。模拟信号的转发：在模拟信号转发过程中会出现这样的问题－－当它被转发时信号幅度将增强，同时伴随的被累积的噪声幅度也将增强，这种杂乱无章的增强将使得模拟信号变形更加严重。下图显示了因噪声而变形并在随后又被放大的模拟信号的波形。因噪声变形继而被放大的模拟信号数字信号：由脉冲值为1或0的精确电压组成，如同在任何二进制系统中用1和0组合来对信息进行编码一样，在数字信号中每个脉冲被称为一个二进制数或位。一个位只能有两种可能值：1或0。相对于模拟信号，数

7、字信号传输数据时更可靠些。数字信号的转发：相对于模拟信号，数字信号被转发时，实际上是将原始信号以不变形的、并且无噪声的放大形式重新发送，该过程也被称之为波形再生。再生一个数字信号的设备被称之为中继器。网络仅仅收发由精确脉冲所表示的1和0两种模式，因为数字传输要比依靠可变电压的模拟传输可靠得多，并且数字发送几乎不受噪声影响。所以大部分网络仅限于使用数字传输。因噪声而变形的数字信号进而被转发计算机系网络教研室模拟信道和数字信道信道（channel）向某一个方向传输信息的媒体。模拟信道是用来传输连续的模拟信号(如正弦波信号)的信道；如果利用模拟信

8、道传送数字数据，则必须经过数字与模拟信号之间的变换（A/D变换器）。数字信道是用来传输离散的数字信号(如脉冲信号)的信道。计算机系网络教研室2.3数据通信系统的指标为了衡量数据传