【PPT】数据通信的基础知识.
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第二章数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.2 报文交换 ❖ 在数据交换中，对一些实时性要求不高的信
息，可以采用另一种方法叫作报文交换的数 据交换方法。报文交换方式传输的单位是报 文，在报文中包括要发送的正文信息和指明 收发站的地址及其他控制信息。 比如信件。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (1) 报文从源点传送到目的地采用“存储—转发”
第二章 数据通信的基础知识
❖ 2. 报文交换的特点 ❖ (4) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的
地，而电路交换网络很难做到这一点。 ❖ (5) 报文交换网络可以进行速度和代码的转换。 ❖ (6) 不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过
网络的延迟时间长且不定。 ❖ (7) 有时结点收到过多的数据而无空间存储或不能
正反纠错码等。 检错码：奇偶校验码
第二章 数据通信的基础知识
❖ 3. 编码效率 ❖ R=k/n=k/(k+r) ❖ 式中：k为码字中的信息位位数； ❖ r为编码时外加冗余位位数； ❖ n为编码后的码字长度。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.6.2 奇偶校验
第二章 数据通信的基础知识
第二章 数据通信的基础知识
及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文 不按顺序到达目的地。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 1.4.3 分组交换 ❖ 1. 什么是分组交换 ❖ 分组交换又叫报文分组交换，是国际上计算
机网络普遍采用的数据交换方式。综合报文 交换和线路交换的优点。
第二章 数据通信的基础知识
❖ 分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交 换两种，如图1-14所示。它是计算机网络中 使用最广泛的一种交换技术。
第2章数据通信基础PPT课件
பைடு நூலகம்.数据通信系统
通信的目的是传输信息。为了实现这一目的， 通信必须具备3个必要条件：信源、媒体和信 宿。信源、媒体和信宿也称为通信的三要素。 信源是发出信息的信息源，信息源可以是人， 也可以是机器。
2.1.2数据通信系统的分类
在数据通信系统中，传输模拟信号的系 统称为模拟通信系统，传输数字信号的 系统称为数字通信系统。
(3)比特率与波特率的关系
比特率与波特率都是衡量信息在传输线路上 传输快慢的指标，但两者针对的对象有所不 同，比特率针对的是二进制位数传输，波特 率针对的是信号波形的传输
(4）带宽与数据传输速率 在现代网络技术中，人们总是以“带宽”来 表示信道的数据传输速率。通信信道最大传 输速率与信道带宽之间存在着密切的关系， 所谓带宽指的是频带的宽度，用来描述传输 信道的容量，所以人们可以用“带宽”去取 代“速率”。
第2章数据通信基础
本章要点 数据通信的基本概念 数据传输介质 信息交换技术 数据编码与调制 多路复用技术 数据通信方式 差错控制与校验
2.1.1数据通信的基本概念
1.信息、数据和信号 (1) 信息：不同领域对信息有着不同的定义。 一般认为，信息是人对现实世界事物存在方 式和运行状态的某种认识，是客观事物属性 和相互联系特性的表现，它反映了客观事物 的存在形式和运动状态。
(2) 数据：
把事物的某些属性规范化后的表现形式。它 可以被识别，也可以被描述。狭义的“数据” 通常指具有一定数据特征的信息，如统计数 据、测量数据、气象数据及计算机中区别于 程序的一些计算机数据等。但是在计算机网 络中，数据通常被广义地理解为在网络中存 储、处理和传输的二进制数字编码，即“信 息的数字化形式”或“信息的二进制表示形 式”。
数据通信技术ppt课件
06 数据通信技术发展趋势与 展望
高速数据通信技术发展
总结词
随着互联网和云计算技术的快速发展，高速数据通信技术已成为当前的研究热点。
详细描述
目前，高速数据通信技术已经取得了显著的进步，如光纤通信、5G/6G移动通信等。这些技术的发展使得数据传 输速度大幅提升，满足了大数据时代对海量数据处理和传输的需求。
05 无线数据通信技术
无线局域网（WLAN）
要பைடு நூலகம்一
总结词
无线局域网是一种短距离的无线通信技术，用于连接局域 网中的计算机、设备等，实现高速数据传输和资源共享。
要点二
详细描述
无线局域网采用无线电波作为传输媒介，通过无线接入点 （AP）连接多个终端设备。它具有灵活、便捷、高速的特点， 广泛应用于企业、学校、医院等场所。
物联网数据通信技术发展
总结词
物联网技术的发展推动了数据通信技术的进步，使得数以亿计的设备能够相互 连接和通信。
详细描述
物联网数据通信技术涉及多种无线通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。这 些技术使得各种智能设备能够实时传输数据、共享信息，从而为智能家居、智 慧城市等领域的发展提供了有力支持。
02 数据通信技术基础
数据传输方式
总结词
数据传输方式是指数据在通信网络中传输的方式，包括串行传输和并行传输两 种方式。
详细描述
串行传输是指数据一位一位地顺序传输，占用通信线路少，适合长距离传输； 并行传输是指数据以字节为单位进行传输，传输速度快，适合近距离传输。
数据编码技术
总结词
数据编码技术是指将数据转换成适合在通信网络中传输的信 号的过程。
数据通信技术的应用场景
• 总结词：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用，如互联网、物联网、云计算等。 • 详细描述：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用。在互联网领域，数据通信技术是实现互联网信息传输的
数据通信基础知识
数据通信基础知识
第二章 数据通信基础知识
Networking techno;ogy
2.1 基本概念
信号
f(t)是消息或数据的电磁编码x(。nT)信号的时域特性表 示为时间t的函数，信号的数学描述一般是以时
间t为自变量，以某种物理量（如电压）为因变
量。
t
11 00001 11 010 01 10 11 1 1 nT
分为(a) 模模拟拟信信号 号与数字信号。 (b) 数字信号
然而：信道对不同频率的信号其衰减幅度是不 相同的，因而会发生畸变。一般来说，频率越 高的信号，其衰减幅度越大
2.2.2 信道的截止频率与带宽
2.2.3 信道的最大数据传输率
数据通信基础知识
第二章 数据通信基础知识
7
Networking techno;ogy
2.2.1 信号的频谱和带宽
傅立叶已经证明：任f(何t) 一个周期为T的函数f(t)都是由 无穷多个正弦和余弦函数合成，即：
具体的数字编码方式。 数据通信基础知识
第二章 数据通信基础知识
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Networking techno;ogy
脉冲信号频谱图
信号的脉冲宽度与其带宽成反比，因此信 号的数据率越高，信号的带宽也就越宽。
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Networking techno;ogy
2.2.2 信道的截止频率与带宽
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第二章 数据通信基础知识
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Networking techno;ogy
信道截止频率
A
10lg 2 3
A
10.707
10.707
f fc
(a) 单通滤波器
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的信号传输。
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
.
12
3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：
.
11
3 传输介质
有线介质
双绞线 同轴电缆 光纤
无线介质
无线电 微波（大地微波、卫星微波） 红外线（毫米波） 激光
.
12
3.1 双绞线
双绞线(TP)--由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。
屏蔽双绞线STP（IBM）
Type 1或Type 2
非屏蔽双绞线UTP（ EIA/TIA）
电压范围
量化 编码
（ V） （十进制）（二进制）
0.5～0.7 t 0.3～0.5
3 011 2 010
t 0.1～0.3
1 001
110
101 -0.1～0.1
0
000
-0.3～-0.1 －1 111
t -0.5～-0.3 －2 110
-0.7～-0.5 －3 101
-0.9～-0.7 －4 100
∵ 10log10(S/N)=30 ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
.
8
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N 用于理想信道 数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2（1+S/N） 用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！） 无论信号抽样的离散值个数增加到多少，此公式给出了 有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限。 原因：噪声的存在将使抽样的离散值个数不可能无限增 加。
.
6
(1)无噪声下的信道容量（奈奎斯特定理）
Nyquist证明，无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系，即奈奎斯特--无噪信道容量公式：
数据通信基础知识PPT课件
• 模拟信号的传输 • 按频率区分信号—传输介质的带宽划分为若干个不重叠、相互隔离的窄频带，
每一路信号占用一个窄频带 • 典型应用：无线电广播系统、有线电视系统(CATV)、宽带局域网、模拟载
波系统、ADSL（非对称数字用户线）
第34页/共65页
试题分析1
• ADSL 使用的多路复用技术是___(33)___。 （） A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．码分多址
第41页/共65页
试题分析4
• 8个64kb/s的信道通过统计时分复用到一条主干线路，如果该线路的利用率 为80%，则其带宽应该是（21）kb/s 。(06.11) A．410 B．512 C．640 D．1440
• 答案：C • (64kb/s*8/80%=640kb/s)
第42页/共65页
波分多路复用(WDM)
• ATM(异步转移模式)是一种采用统计时分复用技术 “面向分组”的传送模式；
• 在ATM中，信息流被组织成固定尺寸的块（称为 “信元”）进行传送，信元长度为53字节；信元的 传送是“面向连接”的，只有在已经建立好的虚连 接（“虚电路”）上才能接收和发送信元。
第40页/共65页
试题分析3
• 下面关于信元（Cell Switch）交换的描述中， 不正确的是（20）。(06.11) A．信元的大小为固定长度 B．信元交换采用了统计时分复用的传输方 式 C．信元交换的实时性比较差 D．信元交换结合了分组交换和电路交换的 优点
• 答案:数字数据 ,数字数据或模拟数据 ,脉冲噪 声 ,高速数字信号 , p=kd
第10页/共65页
2 信道的特性
• 信道:是信号的传输媒质 • 波特率和比特率 • 调制
第11页/共65页
每一路信号占用一个窄频带 • 典型应用：无线电广播系统、有线电视系统(CATV)、宽带局域网、模拟载
波系统、ADSL（非对称数字用户线）
第34页/共65页
试题分析1
• ADSL 使用的多路复用技术是___(33)___。 （） A．频分多路复用 B．时分多路复用 C．码分多址
第41页/共65页
试题分析4
• 8个64kb/s的信道通过统计时分复用到一条主干线路，如果该线路的利用率 为80%，则其带宽应该是（21）kb/s 。(06.11) A．410 B．512 C．640 D．1440
• 答案：C • (64kb/s*8/80%=640kb/s)
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波分多路复用(WDM)
• ATM(异步转移模式)是一种采用统计时分复用技术 “面向分组”的传送模式；
• 在ATM中，信息流被组织成固定尺寸的块（称为 “信元”）进行传送，信元长度为53字节；信元的 传送是“面向连接”的，只有在已经建立好的虚连 接（“虚电路”）上才能接收和发送信元。
第40页/共65页
试题分析3
• 下面关于信元（Cell Switch）交换的描述中， 不正确的是（20）。(06.11) A．信元的大小为固定长度 B．信元交换采用了统计时分复用的传输方 式 C．信元交换的实时性比较差 D．信元交换结合了分组交换和电路交换的 优点
• 答案:数字数据 ,数字数据或模拟数据 ,脉冲噪 声 ,高速数字信号 , p=kd
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2 信道的特性
• 信道:是信号的传输媒质 • 波特率和比特率 • 调制
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ch2数据通信基础.ppt课件
21
频率、频谱和带宽
▪ （1） 时域概念 电磁信号是连续或离散的； 正弦波：s（t）=A sin（2πft+∮）（注：少一个字符） （A） 振幅（A）：信号对比时间的峰值，单位：伏特或
瓦特 （B） 频率（f）：信号重复的速度，单位：周/秒或赫兹
（HZ） （C） 周期（T）：信号重复一次所需的时间，单位：秒
误码位
29
▪ Shannon公式：用于有噪声干扰信道
C = W log2 （1+S/N）
C: 传输率，单位b/s W: 带宽，单位Hz S/N: 信噪比
▪ 例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则
C = 3100×log2（1+2000）≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。
据传输速率提供了依据。
• 例如，话音级线路的带
M 2
最大数据率 6200 b/s
宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示
4
12400 b/s
18600 b/s
16
24800 b/s
32
31000 b/s
28
▪ 非理想信道
• 传实输际数据的：信道上0 存1 在0损1耗、1 延0 迟0 、1噪1声。0 0 1 0 1 0
信噪比的单位也可用分贝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N 所以，若S/NdB=30dB ，则S/N=1000。
30
Nyquist公式和Shannon公式的比较
▪ C = 2W log2M
• 用于理想信道（这样的信道存在吗？） • 数据传输率随信号编码级数增加而增加。
▪ C = W log2（1+S/N）
频率、频谱和带宽
▪ （1） 时域概念 电磁信号是连续或离散的； 正弦波：s（t）=A sin（2πft+∮）（注：少一个字符） （A） 振幅（A）：信号对比时间的峰值，单位：伏特或
瓦特 （B） 频率（f）：信号重复的速度，单位：周/秒或赫兹
（HZ） （C） 周期（T）：信号重复一次所需的时间，单位：秒
误码位
29
▪ Shannon公式：用于有噪声干扰信道
C = W log2 （1+S/N）
C: 传输率，单位b/s W: 带宽，单位Hz S/N: 信噪比
▪ 例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则
C = 3100×log2（1+2000）≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。
据传输速率提供了依据。
• 例如，话音级线路的带
M 2
最大数据率 6200 b/s
宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示
4
12400 b/s
18600 b/s
16
24800 b/s
32
31000 b/s
28
▪ 非理想信道
• 传实输际数据的：信道上0 存1 在0损1耗、1 延0 迟0 、1噪1声。0 0 1 0 1 0
信噪比的单位也可用分贝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N 所以，若S/NdB=30dB ，则S/N=1000。
30
Nyquist公式和Shannon公式的比较
▪ C = 2W log2M
• 用于理想信道（这样的信道存在吗？） • 数据传输率随信号编码级数增加而增加。
▪ C = W log2（1+S/N）
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数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的 信道。 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。
第2章 物理层
传输模式(通信方式)
– 并行：通信线路与数据传输的位数相同，用于短距离传输。 – 串行：通信线路只有一条（或2、4条），与传输数据无关， 用于远距离传输。
数据线 发送方 数据线 发送方 接收方 接收方
通信系统的任务
把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。
信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输。
第2章 物理层
通信系统的构成
◆数据传输系统：
1）传输线路（包括传输介质和中继设备） 2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等
◆数据处理系统：主要是指计算机。
第2章 物理层
一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的 信息传输速率下，比特率往往大于波特率。
换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。
第2章 物理层
模拟信号和数字信号
模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值 数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值
t
t
a) 模拟信号
b) 数字信号
第2章 物理层
数字信道和模拟信道
C = 传输率，单位b/s或bps W = 带宽，单位Hz
如果被传信号电平分为V级，奈氏定理表明： 最大比特率= 2W log2 M bit/s 例如，一个无噪声的3KHZ信道不能以高于6000bit/s的速率传 输二元(即两级)电平信号。
第2章 物理层
非理想信道
实际的信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声。 a）衰减 信道的损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。 b）延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，在接收端会产生 信号畸变。 c）噪声 热噪声：由导体内的热扰动引起，又称为白噪声。 串扰：信道间产生的不必要的耦合。例：多对双绞线 脉冲噪声：非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干扰造成（闪电、 大功率电机启动等）。
一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体，信息
(Information)则是数据的内容或解释。
--模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据 信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），数 据以信号的形式传播。 --模拟信号与数字信号
--基带( Base band ) 与宽带( Broadband )信号
对讲机
– 全双工操作中，两个站可以同时发送。在后一种情 况下，媒体同时在两个方向上运载信号。电话
第2章 物理层
同步传输与异步传输
同步传输 以时钟来对传输进行同步 以数据块（帧或分组）为单位传输 异步传输 独立时钟，无须同步
以字符为单位进行传输
发送两个字符之间的间隔是任意的 接收方依靠字符中的启始位来同步
并行
串行
第2章 物理层
–导线的:传播被限制到一条物理通路；导线 媒体的例子有双绞线、同轴电缆和光导纤维。
–无导线的:提供发射电磁波的手段，但不约
束传播的通路；无导线传播的例子有通过空
气、真空和海水的通信。
第2章 物理层
传输可以是单工、半双工或全双工的
– 单工传输中，信号仅在一个方向上传输；一个站是 发送设备，另一个站是接收设备。无线电广播 – 半双工操作中，两个站都可发送，但在任一特定的 时刻都只允许一个站发送，另一个站则是在接收。
第2章 物理层
第二章 物理层
数据通信的基础知识 模拟传输和数字传输（调制；编码）
速率
多路复用 传输介质
第2章 物理层
物理层基本概念
实现在物理媒体上透明地传送数据的比特流。 – 定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电 气的、过程的和功能的特性。 – 并非指连接计算机的具体物理设备或传输媒体。 – 物理层的作用：屏蔽掉种类繁多的物理设备或传输
第2章 物理层
数字数据的传输方式
• 基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道 上传送。
例如：以太网
• 频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
例如：通过电话模拟信道传输
第2章 物理层
Nyquist 公式/ 信道的最高码元传输速率
Nyquist 公式,用于理想信道,1924 C = 2W Baud
媒体的差异。
第2章 物理层
– 物理层的特性包括：
• 机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格 • 电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据传送速率，最大传 送距离等 • 功能特性：接口引脚的功能作用 • 规程特性：信号时序，应答关系，操作过程
– 在物理连接上的传输方式
• 串行传输，即一个一个比特按照时间顺序传输 • 并行传输，多个比特。 • 出于经济上的考虑，远距离的传输通常都是串行传输。
N dB
C=3000*log2(1+1000) ≈30Kbps
第2章 物理层
● C = 2W log2M 此公式说明数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 ● C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信 道能达到的最高传输速率。
第2章 物理层
通信系统模型
模型的三个要素：信源、信宿和信道 编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位
解码器：传输信号原始数据
解调器：接收波形数字信号序列
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
第2章 物理层
信息通过通信系统传输
信息→数据→信号→在介质上传输→信号→数据→信息
第2章 物理层
信道(Channel)：传送信息的媒体（或线路）。
比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码元1 信号 码元2 码元3 码元4 码元5
t
同步脉冲 同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始
第2章 物理层
误码率(Bit error rate)：信道传输可靠性指标 P= 错误的位数 / 传输的总位数 波特率(Baud)：每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 Rbit = Rbaud * n p37例
第2章 物理层
Shannon公式/信道的极限数据传输速率
高斯噪声干扰信道
S C = W log2 (1+ ) N
S/NdB 信噪比（dB分贝）的定义
C = 传输率，单位b/s W = 带宽，单位Hz
S S/NdB = 10 log10 N
例：信道带宽W=3KHz， 信噪比为30dB，则
10
S 10 S 即： N
第2章 物理层
传输模式(通信方式)
– 并行：通信线路与数据传输的位数相同，用于短距离传输。 – 串行：通信线路只有一条（或2、4条），与传输数据无关， 用于远距离传输。
数据线 发送方 数据线 发送方 接收方 接收方
通信系统的任务
把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。
信息和数据（0、1比特）不能直接在介质上传输。
第2章 物理层
通信系统的构成
◆数据传输系统：
1）传输线路（包括传输介质和中继设备） 2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等
◆数据处理系统：主要是指计算机。
第2章 物理层
一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的 信息传输速率下，比特率往往大于波特率。
换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。
第2章 物理层
模拟信号和数字信号
模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值 数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值
t
t
a) 模拟信号
b) 数字信号
第2章 物理层
数字信道和模拟信道
C = 传输率，单位b/s或bps W = 带宽，单位Hz
如果被传信号电平分为V级，奈氏定理表明： 最大比特率= 2W log2 M bit/s 例如，一个无噪声的3KHZ信道不能以高于6000bit/s的速率传 输二元(即两级)电平信号。
第2章 物理层
非理想信道
实际的信道上存在三类损耗：衰减、延迟、噪声。 a）衰减 信道的损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。 b）延迟 信号中的各种频率成分在信道上的延迟时间各不相同，在接收端会产生 信号畸变。 c）噪声 热噪声：由导体内的热扰动引起，又称为白噪声。 串扰：信道间产生的不必要的耦合。例：多对双绞线 脉冲噪声：非连续、随机、振幅较大。多由外部电磁干扰造成（闪电、 大功率电机启动等）。
一些术语
数据(Data)：传递（携带）信息的实体，信息
(Information)则是数据的内容或解释。
--模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据 信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），数 据以信号的形式传播。 --模拟信号与数字信号
--基带( Base band ) 与宽带( Broadband )信号
对讲机
– 全双工操作中，两个站可以同时发送。在后一种情 况下，媒体同时在两个方向上运载信号。电话
第2章 物理层
同步传输与异步传输
同步传输 以时钟来对传输进行同步 以数据块（帧或分组）为单位传输 异步传输 独立时钟，无须同步
以字符为单位进行传输
发送两个字符之间的间隔是任意的 接收方依靠字符中的启始位来同步
并行
串行
第2章 物理层
–导线的:传播被限制到一条物理通路；导线 媒体的例子有双绞线、同轴电缆和光导纤维。
–无导线的:提供发射电磁波的手段，但不约
束传播的通路；无导线传播的例子有通过空
气、真空和海水的通信。
第2章 物理层
传输可以是单工、半双工或全双工的
– 单工传输中，信号仅在一个方向上传输；一个站是 发送设备，另一个站是接收设备。无线电广播 – 半双工操作中，两个站都可发送，但在任一特定的 时刻都只允许一个站发送，另一个站则是在接收。
第2章 物理层
第二章 物理层
数据通信的基础知识 模拟传输和数字传输（调制；编码）
速率
多路复用 传输介质
第2章 物理层
物理层基本概念
实现在物理媒体上透明地传送数据的比特流。 – 定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电 气的、过程的和功能的特性。 – 并非指连接计算机的具体物理设备或传输媒体。 – 物理层的作用：屏蔽掉种类繁多的物理设备或传输
第2章 物理层
数字数据的传输方式
• 基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道 上传送。
例如：以太网
• 频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
例如：通过电话模拟信道传输
第2章 物理层
Nyquist 公式/ 信道的最高码元传输速率
Nyquist 公式,用于理想信道,1924 C = 2W Baud
媒体的差异。
第2章 物理层
– 物理层的特性包括：
• 机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格 • 电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据传送速率，最大传 送距离等 • 功能特性：接口引脚的功能作用 • 规程特性：信号时序，应答关系，操作过程
– 在物理连接上的传输方式
• 串行传输，即一个一个比特按照时间顺序传输 • 并行传输，多个比特。 • 出于经济上的考虑，远距离的传输通常都是串行传输。
N dB
C=3000*log2(1+1000) ≈30Kbps
第2章 物理层
● C = 2W log2M 此公式说明数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 ● C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信 道能达到的最高传输速率。
第2章 物理层
通信系统模型
模型的三个要素：信源、信宿和信道 编码器：数据适合传输的信号——便于识别、纠错 调制器：信号适合传输的形式——按频率、幅度、相位
解码器：传输信号原始数据
解调器：接收波形数字信号序列
信源 编码 调制 信道 解调 解码 信宿
噪声
第2章 物理层
信息通过通信系统传输
信息→数据→信号→在介质上传输→信号→数据→信息
第2章 物理层
信道(Channel)：传送信息的媒体（或线路）。
比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)。
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码元1 信号 码元2 码元3 码元4 码元5
t
同步脉冲 同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始
第2章 物理层
误码率(Bit error rate)：信道传输可靠性指标 P= 错误的位数 / 传输的总位数 波特率(Baud)：每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 Rbit = Rbaud * n p37例
第2章 物理层
Shannon公式/信道的极限数据传输速率
高斯噪声干扰信道
S C = W log2 (1+ ) N
S/NdB 信噪比（dB分贝）的定义
C = 传输率，单位b/s W = 带宽，单位Hz
S S/NdB = 10 log10 N
例：信道带宽W=3KHz， 信噪比为30dB，则
10
S 10 S 即： N