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《计算机网络技术基础与应用》－－第2章 物理层 曲阜师范大学印刷学院《计算机网络技术基础与应用》教案 第2章 主要内容 2.1 物理层概述 2.2 数据通信基础知识 2.3 传输介质 2.4 物理层标准示例 2.5 宽带接入技术 2.1 物理层概述 物理层是OSI参考模型中的最低层，也是最重要、最基础的一层。它是建立在通信介质基础上的、实现设备之间联系的物理接口。 计算机网络的物理层考虑的是如何在网络传输媒介中传输数据的比特流。 由于连接网络设备的传输媒介多种多样，因此物理层应尽可能地屏蔽各种媒介之间的差异，使其上面的数据链路层感觉不到这些差异。 ISO/OSI 关于物理层的定义是 “物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。”这种连接可能通过中继系统，在中继系统内的传输也是在物理层。 2.1.1 物理层功能 物理层是OSI模型的最底层，涉及网络物理设备之间的接口，其目的是向高层提供透明的二进制位流传输。 这里的物理设备是指两个相邻的彼此通信的设备，分别称为数据终端设备(DTE)和数据电路端接设备(DCE)。 物理接口的设计涉及信号电平、信号宽度、传送方式（半双工或全双工）、物理连接的建立和拆除、接插件引脚的规格和作用等。 总之，物理层提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程特性。 2.1.1 物理层功能 机械特性：规定物理连接用的接插件的规格尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。 电气特性：规定在物理连接上传输二进制位流时所用的信号电压、匹配阻抗、传输速率和距离限制等。 功能特性：是指给各个信号线分配的确切的信号含义，即定义在DTE和DCE之间每条线路的功能。信号一般分为数据、控制、定时和地线等若干类型。 规程特性：主要定义了利用信号线进行二进制位流传输的一组操作过程，是指在建立、维持物理连接和交换信息时以及连接释放时，DTE和DCE双方在各个电路上的动作序列。 2.1.2 物理层协议 作为物理层协议的一个实例，RS-232C是由美国电子工业协会EIA于1969年发布的一个计算机或终端与调制解调器之间的接口标准。 RS是Recommended Standard的缩写，232是标准的标识号码，C表示对RS-232标准的修改版本号。该标准的全称是EIA RS-232-C， 相应的国际标准是CCITT（国际电报和电话咨询委员会）推荐的标准V.24，它与RS-232-C相似，只是在某些很少使用的电路上稍有不同。 2.2 数据通信基础知识 1. 信息（Information） 信息是数据的内容或解释。 信息发送前要编码成数据，数据要用信号表示才能发送到对方。对方从信号中还原出数据，进而得到信息。 2. 数据（Data） 数据是传递（携带）信息的实体。 3. 信号（Signal） 信号是数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式在介质中传播。 模拟信号是连续的，取遍某个区间内的所有值。 数字信号是离散的， 只包含几个值，如0、1， 从一个值变为另一个值 是以突变的形式出现的， 没有经过中间的过程。 4. 信号的频谱（Spectrum）和带宽（Bandwidth） 一个信号可以分解成一系列正弦波的组合，这些正弦波都有着不同的频率，组成这个信号的所有正弦波的频率构成一个集合，称为信号的频谱。 信号带宽：在信号频谱中，最高频率和最低频率的差称为信号的带宽。 5. 信道（Channel） 信道是信号从一端到达另一端所走的通道，信道是建立在传输介质之上的。 一条传输介质上可以有多条信道，一条信道只允许传输一路信号。 信道可以分为模拟信道和数字信道 信道带宽：每个信道都有其能够传输信号的频率范围，这个范围称为信道的带宽。信道的带宽越大，数据的传输速率就越高。 6. 比特（bit） 比特即一个二进制位。 7.比特率 比特率为每秒传输的比特数（即数据传送速率），单位bps(bits per second )。 8. 码元（Code cell） 码元是指时间轴上的一个信号编码单元，其单位是波特（Baud），常用大写“B”表示。 2.2.3 基带传输与频带传输 1. 基带传输 数字信号被称为数字基带信号，在信道中直接传输这种基带信号就称为基带传输。 数字信号以原来的“0”、“1”形式原封不变地在信道中传送叫基带传输。 在基带传输中，整个信道只传输一种信号，通信信道利用率低。 由于在近距离范围内，基带信号的功率衰减不大，从而信道容量不会发生变化，因此，在局域网中通常使用基带传输技术。在基带传输中，需要对数字信号进行编码来表示数据。 2. 频带传输 远距离通信时，一般通信线（电话线）只适于传输音频范围（300～3