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第二章 物理层 王珺 目 录 2.1 数据通信的基础知识 2.2 物理层的传输媒体 2.3 信道复用技术 2.4 模拟传输与数字传输 2.5 宽带接入技术 目 录 2.1 数据通信的基础知识 2.2 物理层的传输媒体 2.3 信道复用技术 2.4 模拟传输与数字传输 2.5 宽带接入技术 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 1、物理层研究什么 确定与传输媒体的接口有关的一些特性 机械特性：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 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 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 1、物理层研究什么 物理层本身并不是物理设备或物理媒体，它定义了建立、维护、拆除物理链路的规范和协议，同时定义了物理层接口通信的标准：包括机械的、电器的、功能的和规程的特性 物理层不关心连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体（尽可能屏蔽掉网络中繁杂的物理设备和传输媒体），为物理层上层的数据链路层提供一个透明的传送比特流的连接 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 模拟数据 数字数据： 模拟数据：在某个区间连续变化的数据，如：声音和视频等 数字数据：在某个区间离散的数据，如：文本信息和图片等 模拟信号 数字信号： 模拟信号：随时间连续变化的电信号（如电话）或电磁波（如无线电、有线电视与广播） 数字信号：一系列离散的电脉冲（正电表示1、负电表示0）或光脉冲 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 数据 信号： 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 数据 信号： 常见的信号有：电信号（双绞线、电缆）、光信号（光纤）、无线电信号（微波）等 数据必须转换为信号才能传输 模拟信号和数字信号之间可以相互转化： 模拟信号 → 数字信号：PCM脉码调制 数字信号 → 模拟信号： PSK载波移相 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 数据 信号： 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 基带信号 宽带信号： 基带信号：将数字信号1或0直接用不同的电压来表示，然后直接送到线路上传输 宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用的模拟信号 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 调制解调器(modem)包括： 调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在 300~3400 Hz之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送 解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 通信的几种方式： (1) 单向通信（单工通信） 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互 (2) 双向交替通信（半双工通信） 通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送/接收 (3) 双向同时通信（全双工通信） 通信的双方可以同时发送和接收信息 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 信号的调制： 信号：数据的电气的或电磁的表现 调制：数字信号 → 模拟信号；解调：数字信号 → 模拟信号 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 信号的调制： 调制就是进行波形变换（频谱变换） 常用的信号调制方式： 调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化 调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化 2.1 数据通信的基础知识 一、数据通信系统的模型 2、数据通信系统的模型 2.1 数据通信的基础知识 二、信道的极限容量 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 2.1 数据通信的基础知识 二、信道的极限容量 限制信道传输速率的主要因素： (1) 信道能够通过的频率范围 (2) 信噪比（dB） 2.1 数据通信的基础知识 二、信道的极限容量 香农公式：信道的极限传输速率 2.1 数据通信的基础知识 二、信道的极限容量 课后习题P62 2-07 2.1 数据通信的基础知识 二、信道的极限容量 课后习题P62 2-08 2.1 数据通信的基础知识 二、信