文档介绍：物理层
基本内容:计算机网络物理层的基本概念,数据通信系统的模型、信道及其传输速率的计算,常用的传输媒体,信道复用技术,物理层的标准举例。
计算机网络物理层的基本概念
信道及其传输速率的计算
信道复用技术
RS-232 接口标准
重点掌握:
物理层的基本概念
物理层考虑的是如何在传输媒体上传输数据比特流,而不是传输媒体或物理设备本身。物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性:
(1)机械特性接口的形状、尺寸、引线数目、排列顺序等。
(2)电气特性接口电缆上各线的电压范围。
(3)功能特性指明某条线上某一电平的电压代表何种意义。
(4)规程特性指明各种可能事件的出现顺序。
数据通信基础知识
数据通信的基本概念
数据(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(信号或数据)(analog):连续变化的。
数字的(信号或数据)(digital):取值仅允许为有限的几个离散值。
t
t
t
U
U
U
0
0
0
(a)模拟信号
(b)数字信号1
(c)数字信号2
数据通信系统的模型
正文
数字比特流
模拟信号
公用电话网
模拟信号
数字比特流
正文
PC机
调制解调器
调制解调器
PC机
源点
输入
信息
发送器
输入
数据
传输系统
发送的信号
接收的信号
接收器
终点
输出
数据
输出
信息
源系统
传输系统
目的系统
数据通信系统的模型
一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统(发送端)、传输系统(传输网络)和目的系统(接收端)。
调制与解调
概念
调制:将数字数据转换为模拟信号的过程叫做调制。
解调:将模拟信号转换为数字信号的过程叫做解调。
在公共电话网上,有些地区是数字网、有些地区是模拟网,也有的是数字、模拟共存的综合业务网。
公用电话网
信道及其传输速率
1、几个概念
信道(channel)
信道和电路并不等同,信道一般表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
信道按所传输的信号可分为模拟信道和数字信道,信道上传输的信号还有基带信号和宽带信号之分。
通信双方的交互方式
单向通信:只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。也称单工通信。
双向交替通信:一方发送,另一方接收,过一段时间后再反过来。但不能双方同时发送,也不能同时接收。也称半双工通信。
双向同时通信:通信双方可以同时发送和接收信息,也称全双工通信。
2、信道的最高码元传输速率——奈奎斯特(Nyquist)公式
理想低通信道:
信道的最高码元传输速率= 2 W (Baud)
理想带通信道:
信道的最高码元传输速率= W (Baud)
信道的码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。单位为:码元/秒,称为:波特(Baud)。
对于模拟信号的传输,波特率是指调制解调器上输出的调制信号每秒钟调制载波状态改变的次数。
对于数字信号传输,波特率是指线路上每秒钟传送的波形个数。
波特率和比特率的比较
波特率是信道的码元传输速率,单位为:码元/秒。比特率是指信道上数字信号的传输速率。
如果一个码元携带一个比特的信息,则信息传输率(bit/s)和码元传输率在数值上是相等的。如果一个码元携带 n 个比特的信息,则信息传输率是码元率的 n 倍。
2、信道的极限信息传输速率——香农(Shannon)公式
(b/s)
W为信道的带宽(Hz);
S为信道内所传信号的平均功率;
N为信道内部的高斯噪声功率。
物理层下面的传输媒体
——计算机网络中采用的传输媒体(也称传输介质)分为有线和无线两大类。主要特性包括:
有线传输媒体
——包括双绞线、同轴电缆、光缆等。
物理特性: 对传输介质物理结构的描述。
传输特性: 传输数字信号还是模拟信号,以及调制技术、传输容量与传输的频率范围。
连通特性: 允许点~点或多点连接。
地理范围: 最大的传输距离。
抗干扰性: 防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力。
相对价格: 器件、安装与维护费用。