计算机网络 第2章 物理层(1).pptVIP

计算机网络讲义 第2章 物理层 数据通信基本概念 数字信号的Fourie分析 傅立叶级数：任何正常周期为T的函数g(t)，都可由（无限个）正弦和余弦函数合成： 任何信号的传输都可理解为以傅立叶级数的形式传递 如每个傅立叶级数的信号分量被等量衰减，则合成后，振幅有所衰减，基本形状不变。 对任何已知的g(t)，可求得： 谐波数越高，传输质量越好 如传输ASCII字符b，即可求得： Tnbm P87 Fig. 2-1 对指定的最高频率，传输带宽是有限的 波特率：信号变化次数（每秒采样的次数） 比特率：数据传输速率 bps 当截止频率为F为3000HZ时 波特率和比特率 两者之间的差别在于每次采样的量化值 数据与信息 数据是有意义的实体，涉及的是事物的形式 信息是数据的内容和解释 数据有模拟数据和数字数据两种形式 信号 信号是数据的表示形式，或称数据的电磁或电子编码。它使数据能以适当的形式在介质上传输 模拟传输和数字传输 模拟传输：不考虑传输的内容。长距离传输时，采用信号放大器放大衰减的信号。 数字传输：关心信号的内容，不论传输的识识字信号还是模拟信号。长距离传输时，采用转发器，消除噪声的累积。 长距离传输时，通常采用的是数字传输。 模拟信号在传输中会产生波形失真，难以还原。 数字传输只要能正确区分0/1就足够了，这样使得数字传输比模拟传输更可靠。 信道参数和名称解释 数据传输速率、带宽 信号传播速率 载波频率 采样频率 量化 噪声、信噪比 Nyquist定理 在无噪声信道中，当带宽为H Hz，信号电平为V级，则： 数据传输速率 = 2Hlog2V b/s （信号电平为V级，在二进制中，仅为0、1两级） 即：以每秒高于2H次的速率对线路采样是无意义的，因为高频分量已被滤波器滤掉无法再恢复。 Shannon定理 在噪声信道中，当带宽为H Hz，信噪比为S/N，则： 最大数据传输速率(b/s) = Hlog2(1+S/N) 很多情况下噪声用分贝(dB) 表示 噪声（dB）= 10log10S/N 如：噪声为30dB，则信噪比为S/N=1000 举例：噪声信道中的传输速率 在噪声信道（话音信道）中，当带宽为3k Hz，信噪比为30dB（较为真实的电话信道），则： 最大数据传输速率(b/s) = Hlog2(1+S/N) = 3000log2(1+1000) = 30000 (b/s) 最大数据传输速率为30k b/s，这是在噪声信道中的传输速率极限，实际上是难以达到的 举例（续） 如需达到此传输速率，根据Nyquist定理计算： 30000 = 2 x 3000 x log2V log2V = 5 V = 32 即必须要把采样信号量化为32个等级，这在模拟电话信道中是不可能的，因为此时的信号变化已“ 湮没”在噪声中 数字信号的Fourie分析 数据通信概念 信道和信道基本参数 信道工作方式 数据传输 信道工作方式 单工通信：单向传输。如广播、电视 半双工：双方都可以发送或接收，但不能同时，即当一方发送时，另一方接收 全双工：双方同时可以发送和接收信息 数据传输 数字数据用模拟信号传输 数字数据用数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输 数字数据用模拟信号传输 将数字数据调制成模拟信号进行传输。通常有三种方式： 1) 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 调频FSK(Frequency Shift Keying) 3) 调相PSK(Phase Shift Keying)? 调幅ASK(Amplitude Shift Keying) 用载波的两个不同的振幅来表示两个二进制值。 如用无信号表示0，有信号表示1。 调频FSK(Frequency Shift Keying) 调相PSK(Phase Shift Keying) 数字数据的调制举例 数据传输 数字数据用模拟信号传输 数字数据用数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输 数字数据用数字信号传输 最普通的方法是用两个不同的电压值来表示两个二进制值0和1。 常用的数字信号编码有： 不归零编码 NRZ（nonreturn-to zero） 正电平表示1，0电平表示0，并且在表示完一个码元后，电压毋需回到0。 缺点是存在发送方和接收方的同步问题 曼切斯特编码（Manchester encoding） bit中间有信号低-高跳变为0 编码举例 数据传输 数字数据用模拟信号传输 数字数据用数字信号传输 模拟数据在数字信道上传输 模拟数据在数字信道上传输 数字信号的Fourie分析 数据通信概念 信道和信道基本参数 信道工作方式 数据传输 基带传输 由信源产生的原始电信号称为