[工学]第五章网络通信基础.ppt

第三章 物理层 本章重点介绍数据通信技术基础及网络传输介质的有关知识。 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 第二节 数据通信的基本概念 第三节 物理层相关的设备技术 第四节 通信技术简介 本章重点：数据通信中传输介质 本章难点：数据通信的概念 要求了解数据通信的基本概念 掌握传输介质类型及主要特性 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 PC机中物理层相关设备 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 网卡连接 串口电缆连接 并口电缆连接 USB接口连接 红外线连接 IEEE1394连接 无线网卡连接 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 设立物理层的必要性: 物理介质与传输设备的多样性; 通信技术的多样性; 通信技术的迅速发展; 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 物理层的主要任务 描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即： 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 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 第一节 物理层与物理层协议的基本概念 物理层及相关标准举例: 局域网与物理层 线缆标准：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX； 网络设备：中继器、集线器等。 广域网与物理层 DTE设备：路由器、终端主机等； DCE设备：广域网交换机、Modem、CSU/DSU等； 常见接口： EIA-232-E 、RS-449 、V.24、V.35等接口标准; 第二节 数据通信的基本概念 常见术语： 数据(data)——运送信息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——连续变化的。 “数字的”(digital)——取值是离散数值。 调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。 解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。 基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 第二节 数据通信的基本概念 数据通信系统示意 信号失真与信道的最高码元传输速率 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。 失真不严重 失真严重 第二节 数据通信的基本概念 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。 Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。 第二节 数据通信的基本概念 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 1 个码元。 第二节 数据通信的基本概念 实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。 波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。 比特是信息量的单位。 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上有一定的关系。 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“波特”在数值上相等。 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M ? n b/s。 第二节 数据通信的基本概念 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。 第二节 数据通信的基本概念 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 第二节 数据通信的基本概念奈氏准