第2章物理层PPT文档格式.ppt

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上出现的信号类型、编码方式等相关参数。

（语法语法）

（2）电气特性）电气特性指明某通信线上出现的某一信号状态的意义。

（语义）（33）功能特性）功能特性RS232为为D形形9针头接口的信号定义针头接口的信号定义（4）过程特性）过程特性指明针对每个功能的可能事件序列及其相关信令的出现顺序指明针对每个功能的可能事件序列及其相关信令的出现顺序。

（同步。

（同步/时序）时序）拨号拨号连接连接事件事件序列序列挂机挂机拆线拆线事件事件序列序列功能：

建立通信通道功能：

传输功能：

撤销通信功能：

撤销通信通道通道用OSI定义的物理层的四个特性分析通信系统的物理层属性查寻USB接口的机械、电气和功能特性能用USB接口连接两台电脑吗？

2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机分析国际电话与电报顾问委员会（CCITT）对物理层的定义n定义：

利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）和数据电路端接设备（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE）之间实现物理信道的建立、保持和拆除功能。

调制解调器主机A公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号主机B调制解器例：

基于电话网连接的DTE和DCEDTEDCEDTEDCE分析：

与ISO定义的物理层的位置、功能、功能作用范围一致吗？

数据通信的基本概念n数据数据：

承载消息的实体（某种符号系统）：

承载消息的实体（某种符号系统）n信号：

数据的电气的或电磁的表现形式。

信号：

n模拟信号：

信号参数的取值是连续的。

模拟信号：

n数字信号：

信号参数的取值是离散的。

数字信号：

n承载数据的基本信号单位称为信号码元，简称码元。

n用基于时域的波形表示数字信号时，单位时域中可代表不同离散数值的基本波形称为基本码元，不同的信号编码方式，基本码元数不同。

n1码元可以携带nbit的信息量。

数据通信的基本概念:

信号码元模拟信道模拟信道中信号码中信号码元形式示元形式示例例数字信道中信号码元形式示例数字信道中信号码元形式示例2.2.2基带传输、频带传输和宽带传输n基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。

像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。

因此必须对基带信号进行调制（modulation）。

n带通/频带信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

基带基带/频带频带/宽带传输宽带传输基带传输基带传输：

不需调制，编码后的数字脉冲信号：

不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。

直接在信道上传送。

n例如：

以太网（局域网）例如：

以太网（局域网）频带传输频带传输：

数字信号调制成音频模拟信号后：

数字信号调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。

再传送，接收方需要解调。

通过电话网络传输数据例如：

通过电话网络传输数据宽带传输宽带传输：

把信号调制成频带为几十：

把信号调制成频带为几十MHZ到到几百几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要的模拟信号后再传送，接收方需要解调。

解调。

闭路电视的信号传输例如：

闭路电视的信号传输基带信号与宽带信号基带信号与宽带信号基带基带（数字数字）信号：

将数字信号将数字信号“1”或或“0”直接用两种不同的电直接用两种不同的电压表示，这种高电平和低电平不断交替的信号压表示，这种高电平和低电平不断交替的信号称为基带信号，而基带就是这种原始信号所占称为基带信号，而基带就是这种原始信号所占的基本频带。

的基本频带。

宽带宽带（模拟模拟）信号：

若将多路基带信号、音频信号和视频信号的若将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一条电缆的不同频段传输，这种频谱分别移到一条电缆的不同频段传输，这种传输方式称为宽带传输。

传输方式称为宽带传输。

宽带传输所传输的信宽带传输所传输的信号都是经过调制后的模拟信号。

号都是经过调制后的模拟信号。

几种最基本的调制方法n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。

为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制（modulation）。

n最基本的二元制调制方法有以下几种：

n调幅（AM）：

载波的振幅随基带数字信号而变化。

n调频（FM）：

载波的频率随基带数字信号而变化。

n调相（PM）：

载波的初始相位随基带数字信号而变化。

对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅调频调相2.3数据通信系统的模型数据通信系统的模型n通信的三个要素：

通信的三个要素：

信源信源、信宿信宿和和信道信道噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生干扰，称为号产生干扰，称为“噪声噪声”。

外界：

闪电、串扰、电气设备外界：

闪电、串扰、电气设备内部：

介质特性（衰减、延迟与频率有关）内部：

介质特性（衰减、延迟与频率有关）术术语语数据（数据（datadata）：

是传递（携带）信息的实：

是传递（携带）信息的实体，信息（体，信息（information）则是数据的内容或）则是数据的内容或解释。

解释。

信号（信号（signalsignal）：

是数据的物理量编码：

是数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播。

（通常为电编码），数据以信号的形式传播。

信道信道（ChannelChannel）：

传送信息的线路：

传送信息的线路（或通路）。

（或通路）。

数字通信系统数字通信系统模拟通信系统模拟通信系统数据通信系统的构成n数据传输系统数据传输系统传输线路传输线路n有线介质、无线介质有线介质、无线介质传输设备传输设备n调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等n调制解调器等网络接入设备也称为调制解调器等网络接入设备也称为DCE（DataCircuitEquipment）n数据处理系统数据处理系统：

计算机、终端等：

计算机、终端等又分为：

又分为：

源系统（信源发送器）：

发出数据的计算机源系统（信源发送器）：

发出数据的计算机目的系统（信宿接收器）：

接收数据的计算机目的系统（信宿接收器）：

接收数据的计算机计算机、终端等设备也称为计算机、终端等设备也称为DTE（DataTerminalEquipment）DCEDTEDTEDCE数据通信基本过程n5个阶段个阶段n包含两项内容：

包含两项内容：

数据传输数据传输和和通信控制通信控制过程过程与打电话比较与打电话比较n建立物理连接建立物理连接拨号，拨通对方拨号，拨通对方n建立逻辑连接建立逻辑连接互相确认身份互相确认身份n数据传输数据传输互相通话互相通话n断开逻辑连接断开逻辑连接互相确认要结束通话互相确认要结束通话n断开物理连接断开物理连接双方挂机双方挂机*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。

模拟数据的数字信号编码n使模拟数据能在数字信道上传输使模拟数据能在数字信道上传输n采样定理：

采样定理：

n如果模拟信号的最高频率为如果模拟信号的最高频率为F，若以，若以2F的采样频率对的采样频率对其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢其采样，则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。

复出原始信号。

n要转换的模拟数据主要是电话语音信号要转换的模拟数据主要是电话语音信号n模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成模拟数据要在数字线路上传输，必须将其转换成数字信号。

三个步骤：

数字信号。

n采样采样：

按一定间隔对语音信号进行采样：

按一定间隔对语音信号进行采样n量化量化：

把每个样本舍入到最接近的量化级别上：

把每个样本舍入到最接近的量化级别上n编码编码：

对每个舍入后的样本进行编码：

对每个舍入后的样本进行编码n编码后的信号称为编码后的信号称为PCM信号（脉码调制信号（脉码调制,PulseCodedModulation）。

）。

2.4数字数据的通信方式数字数据的通信方式n通信有两种基本方式通信有两种基本方式:

nn串行方式串行方式:

较远距离的通信较远距离的通信nn并行方式并行方式:

近距离通信近距离通信1并行通信方式并行通信方式n在并行数据传输中有多个数据位，如在并行数据传输中有多个数据位，如88个数个数据位同时在两个设备之间传输。

据位同时在两个设备之间传输。

n优点：

传输速度快，处理简单优点：

传输速度快，处理简单n缺点：

不适合远距离数据传输，线路费用缺点：

不适合远距离数据传输，线路费用贵贵2串行通信方式串行通信方式n远距离使用现成的电话线可以完成数据远距离使用现成的电话线可以完成数据传输。

传输。

按数据在线路上的传输方向按数据在线路上的传输方向n单单/双工通信双工通信单单/双向传输双向传输n单工单工：

数据单向传输：

数据单向传输（例：

无线电广播）（例：

无线电广播）n半双工半双工：

数据可以双向交替传输，但不能在同：

数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输一时刻双向传输（例：

对讲机）（例：

对讲机）n全双工全双工：

数据可以双向同时传输：

数据可以双向同时传输（例：

电话）（例：

电话）n需要具有两条物理上独立的传输线路；

需要具有两条物理上独立的传输线路；

n或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用或者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。

于不同方向的信号传输。

1、Simplex（单工）（单工）单工传输系统的数据只能沿单一方向（单工传输系统的数据只能沿单一方向（onedirection）发送和接收）发送和接收。

由由A向向B的信道称的信道称为正向信道。

为正向信道。

由由B向向A的信道称的信道称为反向信道。

为反向信道。

举例