第2章 物理层.ppt

1 不归零编码 Nonreturn to Zero (NRZ) 非归零（Non-Return to Zero，NRZ）码是用信号的幅值来表示二进制数据，负电平用于示一个二进制值，正电平用于表示另一个二进制值 由比特值决定信号的电平。NRZ码是最容易实现的，实际上是直接将计算机发出的信号加到通信线路上，未作任何处理，代价也最低。但NRZ码的缺点是接收方无法判断一位的开始和结束，即不具备同步特性 同步：问题在哪里? 请看下图——到底有几个”1”（用高电平表示）? 当一台设备发送一个比特的数字信号时，它将在一定的周期内（假定为T）产生一个持续的信号。一个内置的时钟负责定时。接收设备必须知道信号的周期，这样它才能在每个T 时间单元内对信号进行采样。它也有一个负责定时的内置时钟。剩下的就是确保收发两端的两个时钟使用同样的T 。任何物理设备都存在着设计上的局限性和缺陷。几乎可以肯定任何两个时钟都存在着微小的差别，这使得设备无法对传输信号作十分精确的采样。 2 曼彻斯特编码 Manchester Encoding 每个比特间隔的中间位置处都存在一个跳变。这种中间处的跳变既含有时钟信息，也含有数据信息：从低到高的跳变代表1，从高到低的跳变代表0 (注意有些系统也可能相反)。 曼彻斯特编码的优点和缺点 优点： 接收方容易利用每个数据位中间位置的跳变生成同步时钟信号，勿需单独传送时钟，又称自带时钟码； 利用跳变的相位容易判断“0”和“1”； 因为每个数据位中间都有跳变，因此无直流分量。 缺点： 曼彻斯特编码的传输效率减少了一半。 10 Mb/s以太网（Ethernet）采用的就是曼彻斯特编码。 3 差分曼彻斯特编码Differential Manchester Encoding 比特间隔中间位置处的跳变仅含有时钟信息。在比特间隔开始处如果出现跳变表示0，如果没有跳变表示1。 数字数据编码信号的波形 4. mB/nB编码 mB/nB（其中mn）编码方式是把m比特的二进制数据块（block）用n比特的二进制代码块来表示。 FDDI和百兆以太网：4B/5B编码 千兆以太网：8B/10B编码 万兆以太网：8B/10B和64B/66B两种编码 mB/nB编码后一般不直接放到物理线路上传输，还要进行一次线路编码，变成媒体中传输的电信号或光信号，即两级编码。 4B/5B编码 4B/5B编码把4比特的二进制数据块用5比特的二进制码代码块来表示。 这种编码将欲发送的数据流每4比特作为一块，然后将每一块按4B/5B编码规则转换成相应的5B码。 4B/5B编码的数据码元对照情况 代表符号 4B 5B 代表符号 4B 5B 0 0000 11110 8 1000 10010 1 0001 01001 9 1001 10011 2 0010 10100 A 1010 10110 3 0011 10101 B 1011 10111 4 0100 01010 C 1100 11010 5 0101 01011 D 1101 11011 6 0110 01110 E 1110 11100 7 0111 01111 F 1111 11101 4B/5B编码的优点 ① 可以保证做到无论4B码是什么样的组合，所转换成的5B码中至少有两个“1”，这样FDDI在光纤中传输的光信号至少发生两次跳变，而且在32种5B码中选择了其中没有连续3个“0”的编码，从而利于接收端时钟的提取。 ② 5B码共有32种组合，16种组合做数据码，对应于16种4B码，其余的部分5B码可以用作控制码和空闲码等，用来表示如码流的开始和结束、线路状态空闲等，它们不会和数据码重复。 2.6.3 模拟数据的数字信号编码 数字化(Digitization) 把模拟数据转换为数字数据，再通过数字编码技术或其他技术转换为数字信号进行传输。 模拟数据→数字信号 主要问题 如何在不损失信号质量的前提下，将信息（数据）从无穷多的连续值转换为有限个离散值。 主要方法：PCM（脉冲编码调制） 采样（脉幅调制，PAM）→ 量化 → 二进制编码 PCM脉冲编码调制 1. PCM脉冲编码调制——是最基本的模拟数据数字化编码方法 对模拟信号进行幅度采样，使连续信号变为时间轴上的离散信号。 该方法的理论基础是奈奎斯特(Nyquist)的采样定理：设模拟信号f(t)的最高频率为fm (Hz) ，如果对该模拟信号进行周期性采样，只要采样的频率f 满足f≥2fm ，则这些离散采样值可以无失真地恢复成原来的模拟信号。 主要过程： 采样→ 量化 → 二进制编码 铜线 铜线 聚氯乙烯 套层 聚氯乙烯 套层 屏蔽层 绝缘层 绝缘层 非屏蔽双绞线 UTP 屏蔽双绞线 STP 局域网中所使用的