[]计算机网络_第二章_物理层分解.pptx

第二章 物理层 主要内容 案例引入 物理层的基本概念 数据通信的基础知识 传输介质与常见的传输系统 日常生活中的网络接入技术 案例引入 背景 Alice和Bob在不同的城市，在计算机上，通过QQ软件聊天。 问题 Alice的消息是怎样传输到Bob的？ 案例引入 分析： 1、Alice的笔记本通过网线连接到互联网，Bob的笔记本通过宿舍里的WIFI连接到互联网。 2、当Alice在QQ软件里输入消息后，QQ软件将消息进行处理，并在操作系统的帮助下，最后通过网卡、网线，把消息传输出去。 3、消息在网络中经过一番传输后，最终通过Bob宿舍里WIFI的电磁波到达他的笔记本，在操作系统的帮助下，消息最终被QQ软件接收，并显示出来。 案例引入 思考： 整个通信过程中，最底层的支持是什么？ 网卡、网线/（无线）网卡、电磁波 网卡、网线、电磁波到底做了些什么事情？ 网卡把计算机中需要传输的信息转换成能够在物理介质上传输的物理信号；或者一个相反的过程。 按照什么规则来转换？ 在网络通信过程中引入物理层，由物理层的协议来规定 案例引入 结论 在网络通信中需要物理层，来解决数据如何在传输媒介上传输的问题 主要内容 案例引入 物理层的基本概念 数据通信的基础知识 传输介质与常见的传输系统 日常生活中的网络接入技术 物理层的基本概念 目标 屏蔽底层物理媒介的差异性，为上层提供透明的比特流传输服务。 物理层的基本概念 任务 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。 主要内容 案例引入 物理层基本概念 数据通信的基础知识 传输介质与常见的传输系统 日常生活中的网络接入技术 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 把Alice和Bob的通信过程进行抽象，得到一个数据通信的模型 课件制作人：谢希仁 调制解调器 PC 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 PC 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信号种类 模拟信号：是连续的信号，用电流或电压的大小直接模拟被测量 数字信号：是离散的信号，一般指二进制数字信号，即分别用两个不同的参量代表0和1 基带信号：来自信源的信号不经过调制，直接进行传输 带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道通信的工作模式 1．单工通信 2．半双工通信 3．全双工通信 数据通信的基础知识 常用的编码模式 不归零制 正电平代表1，负电平代表0 归零制 正脉冲代表1，负脉冲代表0 曼彻斯特编码 位周期中心的向上跳代表0，位周期中心的向下跳代表1。 差分曼彻斯特编码 在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有调代表1。 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信号种类 0 1 0 0 1 1 1 0 0 基带信号 调幅 调频 调相 曼切斯特编码和差分曼切斯特编码 数据通信系统的模型 案例： 根据基带信号画出曼切斯特编码和差分曼切斯特编码。 1 1 0 0 1 0 1 0 0 基带信号 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道传输速率 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 有失真，但可识别 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道传输速率 2 .码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。 失真大，无法识别 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道传输速率 —— 信道上传输的周期信号的波形。 码元的传输速率即信号的波形速率，单位为波特（Baud）。 1波特 = 1码元/秒 ● 码 元 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道传输速率 奈奎斯特(Nyquist)定理 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz) 不能通过 能通过 0 频率(Hz) W (Hz) 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 信道传输速率 香农(Shannon)定理 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内