计算机网络 第2章 物理层.docx

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计算机网络第2章物理层

第2章物理层

2.1概述

1.数据通信

2.数据通信模型

图2.1数据通信模型

3.单工、全双工和半双工通信

2.2频带传输技术

2.2.1什么是频带传输

2.2.2调制解调技术

1.调制和解调

图2.2数字数据的3种调制方法

2.基本调制方式

3.多级调制

图2.364QAM的星座图

2.3基带传输技术

2.3.1什么是基带传输

2.3.2编码解码技术

1.为什么要编码

2.常用线路编码方式

图2.43种编码方式

图2.5四级编码的例子

3.mB/nB块编码

2.3.3信道的极限传输速率

1．码元传输速率

2．数据传输速率与码元传输速率的关系

3.奈奎斯特准则

4.香农定理

2.4信道复用技术

2.4.1概述

2.4.2频分复用（FDM）

图2.6频分复用

2.4.3时分复用（TDM）和统计时分复用（STDM）

1.时分复用（TDM）

图2.7TDM与STDM

2.统计时分复用（STDM）

2.4.4准同步数字系列（PDH）

1.网同步

2.脉冲代码调制（PCM）

3.T系列和E系列PDH

图2.8T1的时分复用帧

4.PDH存在的问题

2.4.5同步数字系列（SDH）

1.概述

2.体系结构

图2.9SONET体系结构

3.帧结构

图2.10STS-1帧结构

4.多路复用

2.4.6波分复用（WDM）

1.什么是WDM

图2.11WDM传送的光信号

2.DWDM和CWDM

2.5宽带接入技术

2.5.1概述

2.5.2数字用户线xDSL

1.ADSL及其频谱

图2.12ADSL频谱

2.ADSL接入的网络结构

图2.13ADSL接入的网络结构

3.xDSL

2.5.3混合光纤同轴电缆网（HFC）

1.HFC及其频谱

图2.14HFC频谱

2.HFC接入的网络结构

图2.15HFC接入的网络结构

3.CableModem

4.HFC接入和xDSL接入的比较

2.6传输媒体

2.6.1双绞线

2.6.2同轴电缆

2.6.3光纤

1.光纤和光缆

2.光纤传输及其优点

3.光在光纤中的传播

图2.16光在光纤中的传播

4.MMF和SMF

图2.17光在MMF和SMF中的传输

2.6.4无线传输

1.电磁波及其传播速度

2.电磁波频谱

图2.18电磁波的频谱和应用

3.无线电传输

4.微波传输

5.卫星通信

图2.19卫星通信

6.红外线传输

思考题

2.1什么是数据通信？

画出数据通信的结构模型，简要叙述各个部分的功能。

2.2什么是频带传输和基带传输？

它们各采用哪种信道复用方式？

2.3什么是调制和解调？

其目的是什么？

有几种调制方式?

2.4数字数据在使用基带传输方式传输前为什么还要编码？

2.5什么是位同步？

有哪些位同步方式？

2.6对于数字数据01100101，请画出它采用不归零制编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码3种编码方式编码后的信号波形。

2.7对于十六进制数字数据0xDE5615，请画出一种八级编码方式的编码后的信号波形。

2.8数据传输速率和码元传输速率之间的关系是什么？

2.9如果用-3V、-1V、1V和3V共4种电平表示不同的码元状态，对于4000baud的信号传输速率，数据传输速率可以达到多少？

如果使用8种码元状态呢？

2.10什么是信道容量？

它用什么表示？

2.11叙述奈奎斯特准则和香农定理，它们表示了什么意义？

2.12对于一条带宽为200MHz的通信线路，如果信噪比为30dB，其最高数据传输速率能达到多少？

如果信噪比为20dB呢？

2.13信道复用的目的是什么？

说出几种常用的信道复用的方式。

2.14什么是PCM?

目的是什么？

它分哪几个步骤？

2.15为什么电话的数字传输系统中很多时间间隔都为125μs？

2.16在T1和E1中，125μs的时间间隔内如何进行TDM复用？

T1、E1和STS-1的数据传输速率是多少？

写出推导过程。

2.17T1线路带宽中，用户传输的数据所占比例有多大？

即1.544Mb/s中有多大比例在端用户间传送？

2.18什么是WDM?

什么是DWDM？

什么是CWDM？

2.19描述并比较TDM和STDM。

2.20什么是非对称数字用户线ADSL技术？

为什么称为非对称？

它在一根电话线上划分几个信道？

2.21典型ADSL接入网络主要包括什么设备？

它们的作用是什么？

2.22什么是HFC？

简述HFC接入的网络结构。

2.23CableModem工作在OSI模型中的什么层次？

简述CableModem在HFC网络中的作用。

2.24UTP是什么意思？

目前主要分为几类？

它们的带宽是多少？

目前100Mb/s的以太网主要使用哪种UTP布线？

2.25光纤分为哪两种？

它们传播光脉冲的方式有什么不同？

2.26光传输系统包括哪几个部分？

和铜线相比，光纤传输有什么优点？

2.27什么是光速？

光速等于多少？

2.28铜线和光纤中电磁波的传播速度是多少？

电磁波在铜线中传播1千米需多少时间？

2.29一条100km的电缆传输E1速率的数据，该电缆中可以容纳多少比特？

2.30什么是微波？

什么是微波通信和卫星通信？

2.31若电磁波的波长为1.3μm，它对应的频率是多少？

以1.3μm为中心的0.17μm宽的波段相应的频段的带宽有多少？

它允许的最高码元传输速率是多少？

在无噪声的情况下，如果采用4B/5B编码，数据传输速率可以达到多少？

2.32计算机的屏幕图像包含640×480个像素点，每个像素占24个比特，现每秒传输30幅屏幕，如果采用四进制编码，问信号能否用5类UTP传输（无噪声）？

如果计算机的屏幕图像包含1024×768个像素点呢？