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Computer Network 信息科学与技术学院 网络通信技术实验室 张新有 Email ：xyzhang@swjtu.edu.cn Phone604 第二章 物理层 第二章 物理层 物理层的特性 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 指明电压范围,传输的波形或编码。 功能特性 指明某一电平的电压表明何种意义。 规程特性 各种事件的出现顺序。 第一节 数据通讯基础 一、基本概念 1. 信号分类 基带(baseband)信号 将数字1或0直接用不同信号表示，送到线路传输。 宽带(broadband)信号 将基带信号进行调制后形成的多路复用模拟信号。 2. 宽带的概念 二、信道最大传输率 1、奈奎斯特定理 采样定理 模拟信号经F频率采样成为离散信号，能够通过数字信道传送无失真恢复，则要求F=2f，f是模拟信号的最高频率。 奈氏公式(理想信道)： C = 2Hlog2L H：低通信道的带宽(Hz) L：某给定时刻数字信号可能取的离散值个数(码元波形状态) C：该信道的最大数据传输率信息传输速率(b/s) 2. Shannon定理 有噪声信道的最大数据传输率为： C=Hlog2(1+S/N) H：为带宽 S/N：为信道噪声比。 信道噪声比常用分贝为计量单位，分贝数=10 log10s/n。如30db对应于1000：1的信噪比. 例：求信噪比为30db，带宽为3000Hz的信道最大的数据传输率。 解： C = Hlog2(1+S/N) = 3000Hz×log2(1+1000)≈30Kbps 3、比特率与波特率的关系 波特率B：每秒信号调制次数(次/秒)，或称码元率。 线路信号速率，也称调制速率，或符号速率。以波形每秒的振荡数来衡量。 为了提高信息传输率，必须设法使每个码元能携带更多比特的信息，称多元制。 比特率C：每秒传送的位数 (bit/s，bps) 二者关系： C=Blog2L 例1：开关键控：每个符号传送一个逻辑比特。B=C 三、数据调制与编码 1、分类 网络中待传输的数据来源有模拟和数据之分；传输信道(介质)有模拟(电话线、TV Cable、无线)和数字信道(同轴电缆、双绞线、光纤)。 1）模拟数据的模拟信号调制 (频分复用) 2）数字数据的模拟信号调制 (Modem，Cable modem) 3）数字数据的数字信号编码 (曼彻斯特编码) 4）模拟数据的数字信号编码 (PCM) 在同一系统中，根据需要上述调制与编码方式可混用。 一、有线传输介质 1、双绞线 屏蔽双绞线STP(Shileded Twisted Pair) 非屏蔽双绞线UTP (Unshileded Twisted Pair) 3类：规定为16MHz 4类：规定为20MHz 5类/5E类：规定为100MHz 6类：规定为250MHz 7类：规定为600MHz 2、同轴电缆 50Ω同轴电缆(粗、细) 基带同轴电缆，传送基带数字信号。 10Mb/s速率可传送1km. 75Ω同轴电缆 宽带同轴电缆，是有线电视CATV的传输电缆，主要用于传输模拟信号。 频率可达300－450MHz，传输距离可达100km。 3、光纤 光纤优点： 传输频带非常宽(或传输的数据率非常高)； 传输损耗小，中继距离长； 抗雷电和电磁干扰性能好； 无串音干扰，必威体育官网网址性好； 体积小，重量轻。 传输特点： 单模光纤(8.3?m芯/125?m外层) 注入式激光二极管ILD(Injection Laser Diode) 多模光纤(62.5?m芯/125?m外层) 发光二极管LED(Light Emitting Diode） 二、无线传输介质 1、无线电微波 采用扩频方式通信 有902M、928M和2.4GHz(ISM)三个频段。容量2～6Mbps，通信距离可达几十到几百公里。 WiMax(IEEE802.16)工作频段目前已基本确定，即2.5G/3.5G许可频段和5G免许可频段。5G频段由于其免许可，难以保证传输质量，不是特别适合运营，但非常适合行业和集团用户来构建自己的WiMax网络 。 2、地面微波 有两个频段：4～6GHz和21～23GHz，容量为1Mbps～10Mbps，距离为几十上百公里。 3、卫星微波 同步卫星距地面距离3600公里，通信容量为19.2 K到几Mbps。 第三节 模拟传输与数字传输 Modem调制解调器 Codec编码解