实用计算机网络教程第2章-物理层.ppt

2.1 数据传输技术 2.1.1 通信的基本概念 现代通信指使用电波或光波传递信息的技术，也简称通信，如电报、电话、传真等。 通信系统由源系统、传输系统、目的系统三部分组成。 2.1.1 通信的基本概念 1．通信系统的组成 源系统包括信源和发送器两部分：信源产生要传输的数据，发送器将数据转换成传输系统可传输的信号。现在的PC机一般都将发送器内置。 目的系统包括接收器和信宿两部分：接收器将传输系统传过来的信号转换成信宿可以识别的数据，信宿对接收的数据进行还原、处理等。 传输系统连接源系统和目的系统，可能是一个复杂的网络，也可能是一条简单的线路。信息的传输线路也称为信道。 2.1.1 通信的基本概念 通信的基本方式 单工通信：信息只能沿着一个方向被传输，如寻呼。 半双工通信：信息交换双向交替进行，如对讲机。 全双工通信：同时进行两个方向的信息传输，如电话。 2.1.1 通信的基本概念 2．数据与信号 数据：信源产生的需要通信系统传输的实体。 信号：数据的电气电磁表现，信道可高效传输的实体。 模拟：可取值的数量无限多的数据或信号。 数字：可取值被限制在有限个数值之内的数据或信号。 调制：将数据进行处理，并加到载波信号上。 解调：从携带数据的已调制信号中恢复数据的过程。 调制解调器 2.1.1 通信的基本概念 3．数据传输 模拟数据：指信源所产生的对象是模拟的。现实生活中的信息大部分都是模拟的。 数字数据：指信源所产生的对象是数字的。计算机所产生的数据都是数字数据。 模拟信号：数据通过模拟的方式在信道内传输，信号参数的取值是连续的。 数字信号：数据通过数字的方式在信道内传输，信号参数的取值是离散的。 2.1.1 通信的基本概念 3．数据传输 2.1.2 脉冲编码调制 PCM技术简介 对模拟数据使用数字信号进行传输，可以提高信号的抗干扰能力，并能对数字化的信号进行加密。 最常用的模拟数据数字信号编码方法是PCM技术，最初用于话音信号的编码。 PCM是以采样定理为基础的： 若对连续变化的模拟信号进行周期性的采样，只要采样频率大于或等于有效信号最高频率的两倍，采样值便可包含原始信号的全部信息。 2.1.2 脉冲编码调制 模拟信号的数字化 2.1.2 脉冲编码调制 语音数字编码 语音频率一般为300～3400Hz。 根据采样定理，采样频率大于或等于最高频率的两倍。 采样频率定为8000Hz，相当于采样周期T=125μs： 量化级数通常为128或256，经过量化后，每个采样点用一个7位或8位的二进制编码来表示。 一个标准的模拟电话转换出的PCM信号的速率是每秒8000个8位二进制编码，传输速率为64000bps。 64kbps的标准电话交换机已经遍及世界。 2.1.3 数字数据的模拟信号编码 以正弦波为代表模拟信号传输距离比较远。 将数字数据进行调制后变换成便于在信道中传输的、具有较高频率的模拟信号，再将这种信号在模拟信道中传输的方式也称为频带传输。 数字数据的模拟信号编码，也称为连续波调制。 通过改变正弦载波的振幅、频率或者相位来传输数字数据。 调制方式：幅移键控、频移键控和相移键控。 2.1.3 数字数据的模拟信号编码 2.1.3 数字数据的模拟信号编码 数字数据常使用多进制（如4进制、16进制等）形式进行传输，需要载波参数有多种不同的取值。 多进制相移键控（MPSK）就可以使用一个码元传输一个多进制数据。 4PSK各相位之间的差为90°，是正交的，所以也叫正交相移键控（QPSK）。 正交振幅调制（QAM）就是一种通过混合QPSK和ASK，实现多进制数据使用一个码元传输。 16-QAM是最早的一种QAM，16种组合来表示四位十六进制数。 2.1.3 数字数据的模拟信号编码 2.1.4 数字数据的数字信号编码 在信道中传输由数字数据直接对应的数字信号的传输方式就是基带传输。 基带传输不能用于远距离通信。 数字数据的数字信号编码就是要解决数字数据的数字信号表示问题。 表示二进制数字的码元形式不同，产生的编码方法也不同。 2.1.4 数字数据的数字信号编码 2.1.4 数字数据的数字信号编码 同步是基带传输所要面对的一个重要问题。 两种同步方法：位同步和群同步： 位同步：接收端每一位数据都要和发送端同步。上述双极性归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都属于位同步编码。 群同步：传输的信息被分成若干“群”，每个群的前面冠以起始位、结束处加上终止位。 2.2 多路复用技术 多路复用技术可以使多个计算机或终端设备共享信道资源，这就提高了信道的利用率。 常用的多路复用技术包括频分、时分、波分和码分等几种类型。 2.2.1 频分复用 频分多路复用技术（FDM）是按照不同的频率来区分信号的一种方法。 频分多路复用实现简单，实现技术也比较成熟，如：模拟电