第3章：物理层.pptVIP

第3章 物理层 本章学习要求： 掌握：物理层与物理层协议的基本概念。 掌握：数据通信的基本概念。 了解：无线与卫星通信技术的基本概念。 掌握：数据编码的类型和基本方法。 了解：基带传输的基本概念。 掌握：频带传输的基本概念。 掌握：多路复用的分类与特点。 掌握：广域网中的数据交换技术。 掌握：同步数字体系SDH的基本概念。 3.1 物理层与物理层协议的基本概念3.1.1 物理层的基本概念  通信子网分为点-点通信线路通信子网与广播信道通信子网; 广域网主要采用点到点通信线路，局域网与城域网一般采用广播信道; 由于技术上存在较大的差异，因此在物理层和数据链路层协议上出现了两个分支，一类是基于点-点通信线路，另一类是基于广播信道。 3.1.2 物理层基本服务功能 物理层设计时主要考虑的是如何在连接开放系统的传输介质上传输各种数据的比特流； 计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设备存在着很大的差异，设计物理层的主要目的是向数据链路层屏蔽通信技术的差异性； 数据链路实体通过与物理层的接口，将数据传送给物理层，通过物理层按比特流的顺序，将信号传输到另一个数据链路实体。 3.1.3 物理层向数据链路层提供的服务 物理连接的建立、维护与释放 ； 物理连接分为点-点连接与多点连接 ； 数据传输分为全双工、半双工与单工方式 ； 数据传输分为串行传输方式与并行传输方式 ； 3.2 数据通信的基本概念3.2.1 信息、数据与信号1.信息的基本概念 通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。 信息编码标准 ASCII 码被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准ISO 646，又称为国际5号码; 它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准; ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符; 字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等。 多媒体网络应用 利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一； 与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时的特性； 多媒体技术在网络中的应用，将对数据通信系统提出更高的要求。 2.信号的概念 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； 模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的； 数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。  模拟信号波型 数字信号波型 3.2.2 数据传输类型与通信方式 网络中两台计算机的通信过程 网络通信系统设计中要解决的几个基本问题 数据传输类型 模拟通信 数字通信 数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信 同步方式 同步通信 异步通信 串行通信与并行通信 单工、半双工与全双工通信 同步通信与异步通信 3.2.3 传输介质的主要类型 双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道 1. 双绞线的主要特性 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线UTP 2. 同轴电缆的主要特性 3. 光纤电缆的主要特性 单模光纤与多模光纤的比较 4. 无线与卫星通信技术 电磁波的传播有两种方式： — 以无线方式一种是在自由空间中传播； — 以有线方式在同轴电缆、双绞线、光纤中传输。 目前以无线方式进行通信的主要有： — 无线（radio）； — 微波（microwave）； — 红外（infrared）； — 可见光（visible light）。 （1）微波通信 视距传播 电离层反射 （2） 蜂窝无线通信 多址接入方法： 频分多址接入（FDMA） 时分多址接入（TDMA） 码分多址接入（CDMA） （3）卫星通信 3.3 数据编码技术3.3.1 数据编码类型 3.3.2 模拟数据编码方法 传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，只适用于传输音频范围（300Hz～3400Hz）的模拟信号，无法直接传输计算机的数字信