计算机网络第2版.ppt

2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基本知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术 2.1 物理层的基本概念 物理层是OSI体系结构中的最低一层。它向上毗邻数据链路层，向下直接与传输介质相连接。它起着数据链路层和传输介质之间的逻辑接口作用。 物理层为传送二进制比特流数据而激活、维持、释放物理连接所提供的机械、电气、功能和规程特性。 现代计算机网络中的物理设备和传输介质的种类繁多，而通信手段也越来越丰富，物理层在数据链路层和传输介质之间起了屏蔽和隔离作用，使数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。 2.1 物理层的基本概念 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。 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 2.2 数据通信的基础知识 数据(data)——从数据通信的角度来看，数据可以被定义为计算机可识别的任何有意义的实体。运送消息的实体。 信号(signal)——是数据的一种电磁编码或光编码。是数据传输中的一种表现形式。 数据传输——是指通过传输信道以电信号(或光信号)的形式把数据从一端传递到另一端的过程。 通信——利用电子等技术手段，借助电(或光)信号实现从某一端(常称为信源端或发送端)向另一端(常称为信宿端或接收端)进行信息的有效传递和交换。 2.2 数据通信的基本知识 2.2 数据通信的基本知识 信息源(简称信源)的作用是把待传输的数据转换成原始电信号，如电话系统中的电话机、网络系统中的终端或计算机等都可看成是信源。 信道是信号传输的通路，信道中自然会叠加上噪声。 信宿(也称受信者或接收终端)是将复原的原始信号转换成相应的信息，如电话机将对方传来的电信号还原成了声音，终端或计算机将对方传来的电信号还原成文本数据或图像数据等。 2.2 数据通信的基本知识 通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式。通常有三种分类方法，按数据代码传输的顺序分为：串行传输和并行传输；按数据传输的同步方式分为：同步传输和异步传输；按数据传输的流向和时间关系分为：单工、半双工和全双工传输。 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。 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(当然也就不能同时接收)。 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。 2.2 数据通信的基本知识 基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。 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（即仅在一段频率范围内能够通过信道），而使用载波的调制称为带通调制。 2.2 数据通信的基本知识 2.2 数据通信的基本知识 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。 2.2 数据通信的基本知识 1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。 如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。 奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽W（W=f，单位Hz）的关系为Rmax=2·f（bps） 2.2 数据通信的基本知识 2.2 数据通信的基本知识 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 若信道带宽W 或信噪比S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率Rmax也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 2.3 传输介质 传输介质的特性 物理特性：传输媒体的材质特性（物质构成、机械特性、温度性能、化学性能、几何尺寸、物理性质） 传输