《计算机网络》谢希仁第二章物理层复习资料
计算机网络第二章谢希仁
第二十五页，共86页。
2.3 物理层下面的传输媒体
传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是 数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理 通路。
传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和 非导引型传输媒体。
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体 媒体（铜线或光纤）传播。
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香农公式表明
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C = W log2(1+S/N) (bit/s)
其中： 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。
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(2) 信噪比
噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。噪声是随机产生 的，它的瞬时值有时会很大。因此噪声会使接收端对码元的 判决产生错误。
第 2 章 物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
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2.1 物理层的基本概念
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的 传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的 传输媒体。
6
250 MHz
与5类相比改善了串 扰等性能
传输速率高于1 Gbit/s的应用
7
600 MHz 使用屏蔽双绞线
计算机网络基础谢希仁第五版2章u
双绞线缆线
计算机网络工程使用4对非屏蔽双绞线导线，物理结构如图16所示。 1．非屏蔽双绞线电缆的优点 非屏蔽双绞线电缆的优点如下。
1）无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间。 2）质量小、易弯曲、易安装。 3）将串扰减至最小或加以消除。 4）具有阻燃性。 5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。
3
2.1 物理层的基本概念
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。
过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件
下面详细介绍使用110配线系统构建4对UTP电缆交叉连接管 理系统的步骤：
（1）在墙上标记好110配线架安装的水平和垂直位置，如图 所示。
（2）300线对配线架及线缆管理槽固定方法 ，如图所示。 100线对配线架及线缆管理槽固定方法 ，如图。
8英 寸
76英 寸
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110配线系统安装技术要点
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第 2 章 物理层（续）
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用
2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.6.1 xDSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术
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同轴电缆根据其直径大小可以分为粗同轴电缆与细同轴电缆。
细缆的直径为0.26cm，最大传输距离为185m，细缆的阻抗是50 。
《计算机网络（第7版）谢希仁著》第二章物理层要点及习题总结
《计算机⽹络（第7版）谢希仁著》第⼆章物理层要点及习题总结1.物理层基本概念：物理层考虑的是怎样才能再连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流，⽽不是指具体的传输媒体2.物理层特性：机械特性，电⽓特性，功能特性，过程特性3.数据通信系统：分为源系统（发送端）、传输系统（传输⽹络）、⽬的系统（接收端）三⼤部分，通信的⽬的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号则是数据的电⽓或电磁的表现，通信系统必备的三⼤要素：信源，信道，信宿4.信号： （1）模拟信号（连续信号） 代表消息的参数的取值是连续的，连续变化的信号，⽤户家中的调制解调器到电话端局之间的⽤户线上传送的就是模拟信号。
（2）数字信号（离散信号），代表消息的参数的取值是离散的。
⽤户家中的计算机到调制解调器之间，或在电话⽹中继线上传送的就是数字信号。
在使⽤时间域（或简称为时域）的波形表⽰数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
在使⽤⼆进制编码时，只有两种不同的码元，⼀种代表0状态⽽另⼀种代表1状态。
（1码元可以携带的信息量不是固定的，⽽是由调制⽅式和编码⽅式决定的，1码元可以携带n bit的信息量，可以通过进制转换和多级电平）5.信道 （1）基本概念：信道⼀般⽤来表⽰向某⼀个⽅向传送信息的媒体，⼀条通信电路往往包含⼀条发送信道和⼀条接收信道。
（2）通信双⽅的交互⽅式： ①单⼯通信（单向通信）：即只能有⼀个⽅向的通信⽽没有反⽅向的交互，例如：⽆线电⼴播，有线电⼴播 ②半双⼯通信（双向交替通信）：即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）。
这种通信⽅式是⼀⽅发送另⼀⽅接收，过⼀段时间后可以再反过来。
例如：对讲机 ③全双⼯通信（双向同时通信）：即通信的双⽅可以同时发送和接收信息。
例如：打电话 （3）调制和解调 原因：信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。
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。
最新计算机网络课件谢希仁CH2物理层
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号 高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送 码元而不出现码间串扰。
(2) 信噪比
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。
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。
请注意
对于频带宽度已确定的信道，如果信噪 比不能再提高了，并且码元传输速率也 达到了上限值，那么还有办法提高信息 的传输速率。这就是用编码的方法让每 一个码元携带更多比特的信息量。
Pair)
同轴电缆
50 同轴电缆 75 同轴电缆
光缆
各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
入射角
纤芯 （高折射率的媒体）
变化。
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 0 1 0 0 1 1 1 0 0 调幅 调频 调相
正交振幅调制 QAM
(Quadrature Amplitude Modulation)
举例
(r, ) r
可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。
计算机网络谢希仁版复习资料整理考试必备要点
第一章 概述1、计算机网络的两大功能：连通性和共享；2、因特网发展的三个阶段：①从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。
②建成了三级 结构的因特网。
③逐渐形成了多层次 ISP （Internet service provider ） 结构的因特网。
3、NAP （或称为IXP)——网络接入点：用来交换因特网上流量；向各ISP 提供交换设施，使他们能够互相平等通信4、因特网的组成：①边缘部分：用户利用核心部分提供的服务直接使用网络进行通信并交换或共享信息；主机称为端系统，（是进程之间的通信） 两类通信方式：1) 客户服务器方式：客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方；客户程序：一对多，必须知道服务器程序的地址；服务程序：可同时处理多个远地或本地客户的请求（被动等待）； 2) 对等连接方式（p2p)：平等的、对等连接通信。
既是客户端又是服务端；②核心部分：为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）（主要由路由器和网络组成）；核心中的核心：路由器（转发收到的分组，实现分组交换）交换——按照某种方式动态地分配传输线路的资源：1) 电路交换：建立连接（占用通信资源）→通话（一直占用通信资源）→释放资源（归还通信资源）始终占用资源；2) 报文交换：基于存储转发原理（时延较长）；3) 分组交换：报文（message ）切割加上首部（包头header ）形成分组（包packet ）；优点：高效（逐段占用链路，动态分配带宽），灵活（独立选择转发路由），迅速（不建立连接就发送分组），可靠（保证可靠性的网络协议）；存储转发时造成时延；后两者不需要预先分配传输带宽；路由器处理分组过程：缓存→查找转发表→找到合适端口； 5、计算机网络的分类 ● 按作用范围：WAN(广），MAN （城），LAN （局），PAN （个人）； ● 按使用者：公用网，专用网；● 按介质：有线网，光纤网，无线网络； ● 按无线上网方式：WLAN ，WWAN （手机）；● 按通信性能：资源共享，分布式计算机，远程通信网络。
计算机网络知识精讲 第二章 物理层
第二章物理层(一) 通信基础1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念2. 奈奎斯特定理与香农定理3. 编码与调制4. 电路交换、报文交换与分组交换5. 数据报与虚电路(二) 传输介质1. 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质2. 物理层接口的特性(三) 物理层设备1. 中继器2. 集线器2.1 通信基础2.1.1 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念（1）信道：向某一个方向传送信息的媒体。
（2）信号：数据的电磁或电气表现。
（3）带宽：媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差，或者说是频带的宽度，Hz；另一定义是信道中数据的传送速率，bps。
（4）码元：在使用时间域（简称时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
（5）波特：单位时间内传输的码元数。
（6）比特率：单位时间内传输的比特数。
（7）信源（8）信宿计算机网络的性能计算1. 速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。
一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。
速率的单位是b/s（bps），kb/s, Mb/s, Gb/s 等“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。
现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)，bps。
更常用的带宽单位是千比每秒，即kb/s （103 b/s）兆比每秒，即Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即Gb/s（109 b/s）太比每秒，即Tb/s（1012 b/s）请注意：在计算机界，K = 210 = 1024M = 220, G = 230, T = 240。
3. 时延(delay 或latency)传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。
计算机网络 谢希仁 第二章习题解答
计算机网络 谢希仁第二章：物理层1、物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。
现有的网络中物理设备和传输媒体种类繁多，通信手段也有许多不同的方式。
物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。
物理层的重要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。
2、规程与协议有什么区别？（教材36）答：3、试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：一个数据通信系统可划分为三大部分：数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号信息数据信号信号数据信息数据通信系统数据通信系统的模型4、试解释下列名词：数据、信号、模拟数据、模拟信号、数字数据、数字信号、单工通信、半双工通信、全双工通信。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据：取值为不连续数值的数据。
单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。
这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。
全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。
5、物理层的接口有哪几个特性？各包含什么内容？答：（1）机械特性：指明接口所用的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。
（2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？答：数据在信道中传输受到信道的带宽和信道信噪比的影响，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。
《计算机网络(第四版) 谢希仁编著 第二章
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 调幅 0 1 0 0 1 1 1 0 0
调频
调相
一种正交调制 QAM
QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
(r, ) r
可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。 由于4 bit 编码共有16 种不同的 组合，因此这 16 个点中的每个 点可对应于一种 4 bit 的编码。
香农公式表明
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。
2.2.4 信道的极限信息传输速率
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。
调幅 海事 无线电 无线电 波段
调频 移动 无线电 无线电 电视
LF
MF
HF
Vቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF UHF SHF
EHF THF
2.3.1 导向传输媒体
双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
计算机网络-谢希仁第七版1~3章知识点总结(细)
第一章概述21世纪的一些重要特征是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。
网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。
三网:电信网络（提供电话、电报及传真等服务；）、有线电视网络（向用户传送各种电视节目；）、计算机网络（使用户能在计算机之间传送数据文件；）。
发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
1、计算机网络的两个重要功能：连通性（使上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
）共享（资源共享的含义是多方面的。
可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享）。
2、计算机网络由若干结点和连接这些结点的链路组成。
3、网络和网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。
4、网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络通过路由器连接在一起。
与网络相连的计算机常称为主机。
5、因特网发展的三个阶段：第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程；第二阶段的特点是建立了三级结构的因特网；第三阶段的特点是逐渐形成了子层次JSP结构的互联网。
6、因特网体系结构委员会IAB下设两个工程部：互联网工程部IETF，互联网研究部IRTF。
7、制定因特网的正式标准的三个阶段：建议标准，草案标准，互联网准备。
8、因特网组成：边缘部分（用户直接使用的，用来进行通信传送数据、音频或视频和资源共享）。
核心部分（为边缘部分提供服务的提供连通性和交换）。
9、处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。
这些主机又称为端系统(endsystem)。
10、端系统之间通信的含义：“主机A和主机B进行通信”实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。
11、端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：客户——服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式，简称为C/S方式。
对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式，简称为P2P方式。
计算机网络 谢希仁 第2章__物理层
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），并转换为模拟信号，以便在模拟信道中传输。 而使用载波的调制称为带通调制。
2.2 数据通信的基本知识
常用的编码方式
比特流 不归零制 归零制 曼彻斯特 差分曼彻斯特
1
0
0
0
1
0
0
1
1
1
2.2 数据通信的基本知识
基本的带通调制方法
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，
0和1分别对应于无载波或有载波。 调频(FM)：波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复
杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如，正交振幅调 制QAM。
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码 间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多， 那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。 奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与 通信信道带宽W（W=f，单位Hz）的关系为Rmax=2· f（bps）
(a) £ » ± ¤² ã ü ² ° ã â Ï ¹ Ë ü ² ° ã £ » ± ¤² ã (b)
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2.3 传输介质
2.2 数据通信的基本知识
《计算机网络》谢希仁第二章物理层复习资料
第二章物理层2.1 物理层的基本概念用于物理层的协议也常称为物理层规程物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性∙机械特性∙电气特性∙功能特性∙过程特性数据在计算机内部多采用并行传输方式，但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输。
2.2 数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型由原系统（发送端、发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端，接收方）组成信号的分类：模拟信号（连续信号）：代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号（离散信号）：代表消息的参数的取值是离散的。
2.2.2有关信道的几个基本概念双方信息交互的方式●单工通信（单项通信）●双半工通信（双向交替通信）●全双工通信（双向同时通信）来自信源信号常称为基带信号（即基本频带信号）调制：基带调制（编码）：数字信号->数字信号带通调制（需要使用载波）：数字信号->模拟信号常用编码方式●不归零制：正电平代表1，负电平代表0●归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0●曼切斯特编码（常用）：位周期中心的向上跳变代表0，向下跳变代表1.●差分曼切斯特编码：在每一位中心处始终都有跳变。
位开始边界有跳变代表0，没有跳变代表1.基本的带通调制方法：⏹调幅（AM）⏹调频（FM）⏹调相（PM）2.2.3信道的极限容量奈氏准则(理想条件下）：在任何信道中，在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
香农公式(带宽受限、高斯白噪声)指出：信道的极限信息传输速率 C 可表达为C = W log2(1+S) (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信噪比=10 log10 (SN) (dB）提高信息传输速率的方法：●提高信道带宽●提高信噪比●提高每个码元携带的信息量2.3 物理层下面的传输媒体2.3.1导引型传输媒体1.双绞线（双扭线）2.同轴电缆50Ω同轴电缆——LAN/数字传输常用70Ω同轴电缆——有线电视/模拟传输常用3.光缆2.3.2非导引型传输媒体1.无线传输2.短波通信3.无线电微波2.4 信道复用技术●频分复用FDM：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源●时分复用TDM（等时信号）：将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。
谢希仁计算机网络第七版第二章
(1) 常用编码方式
• 从信号波形中可以看出，曼彻斯特 (Manchester) 编码和差分曼彻斯特编码产生 的信号频率比不归零制高。
2.2.2 有关信道的几个基本概念
调制分为两大类：
• 基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它 能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基 带信号。把这种过程称为编码 (coding)。
• 带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信 号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟 信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即 仅在一段频率范围内能够通过信道） 。
(1) 常用编码方式
比特流 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
不归零 制
归零制
曼彻斯特
差分 曼彻斯特
数字信号常用的编码方式
差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码的比 较 • 曼彻斯特和差分曼彻斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前
者的改进。他们的特征是在传输的每一位信息中都带有位同步时钟， 因此一次传输可以允许有很长的数据位。
• 带通信号 ：经过载波调制后的信号。
(1) 常用编码方式
• 不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。 • 归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。 • 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代
表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也 可反过来定义。
• 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始 终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而 位开始边界没有跳变代表 1。
• 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。
第二章 物理层
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2.1.4物理层协议举例
1.DTE设备与DCE设备 数据终端设备（Data Terminal Equipment ，DTE ）是具有一定数据处理能力和数据发送接收能力的 设备，包括各种I/O设备和计算机。由于大多数的 数据处理设备的传输能力有限，直接将相距很远的 两个数据处理设备连接起来是不能进行通信的，所 以要在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间 设备，即数据线路端接设备（Data Circuitterminating Equipment ，DCE）。DCE在DTE和传 输线路之间提供信号变换和编码的功能。
谢希仁22数据通信的基础知识221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机数据通信基础知识基本概念?信息?人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识?表示信息的形式可以是数值文字图形图像声音等?数据?把事件的某些属性规范化后的表现形式?信号?是数据的具体的物理表现
16
4.1 物理层的基本概念
2.1.4物理层协议举例
2.RS-232接口特性 4）过程特性 （5）当DTE-A要发送数据时，将其引脚4“请求发
送”置为“ON”。DCE-A响应将其引脚5“允许发送 ”置为“ON”。然后DTE-A通过引脚2“发送其数据 ”。DCE-A将数字信号转换为模拟信号向DCE-B发送 过去。 （6）DCE-B将收到的模拟信号转换为数字信号，经 过引脚3“接收数据”向DTE-B发送。
绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A 传送电话号码信号。 （2）DCE-B将引脚22“振铃提示”置为ON，表示通 知DTE-B有入呼叫信号到达。DTE-B就将其引脚 20“DTE就绪”置为ON。DCE-B接着产生载波信号， 并将引脚6“DCE就绪”置为“ON”，表示已做好准 备接收数据。
计算机网络答案谢希仁第二章物理层
第二章物理层2-01 物理层要解决什么问题？物理层的主要特点是什么？（1）物理层要解决的主要问题：①.物理层要尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同，使上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，而专注于完成本曾的协议与服务。
②.给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力。
为此，物理层应解决物理连接的建立、维持和释放问题。
③.在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
（2）物理层的主要特点：①.由于在OSI 之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备锁采用。
加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI 的抽象模型制定一套心的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和规程特性。
②.由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 规程与协议有什么区别？答：在数据通信的早期，对通信所使用的各种规则都称为“规程”（procedure），后来具有体系结构的计算机网络开始使用“协议”（protocol）这一名词，以前的“规程”其实就是“协议”，但由于习惯，对以前制定好的规程有时仍常用旧的名称“规程”。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构件的作用。
答：一个数据通信系统可划分为三大部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、和目的系统（或接收端）。
源系统一般包括以下两个部分：•源点：源点设备产生要传输的数据。
例如正文输入到PC 机，产生输出的数字比特流。
•发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
例如，调制解调器将PC 机输出的数字比特流转换成能够在用户的电话线上传输的模拟信号。
•接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
例如，调制解调器接收来自传输线路上的模拟信号，并将其转换成数字比特流。
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第二章物理层2.1 物理层的基本概念用于物理层的协议也常称为物理层规程物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性•机械特性•电气特性•功能特性•过程特性数据在计算机内部多采用并行传输方式，但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输。
2.2 数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型由原系统（发送端、发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端，接收方）组成信号的分类：模拟信号（连续信号）：代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号（离散信号）：代表消息的参数的取值是离散的。
2.2.2有关信道的几个基本概念双方信息交互的方式●单工通信（单项通信）●双半工通信（双向交替通信）●全双工通信（双向同时通信）来自信源信号常称为基带信号（即基本频带信号）调制：基带调制（编码）：数字信号->数字信号带通调制（需要使用载波）：数字信号->模拟信号常用编码方式●不归零制：正电平代表1，负电平代表0●归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0●曼切斯特编码（常用）：位周期中心的向上跳变代表0，向下跳变代表1.●差分曼切斯特编码：在每一位中心处始终都有跳变。
位开始边界有跳变代表0，没有跳变代表1.基本的带通调制方法：⏹调幅（AM）⏹调频（FM）⏹调相（PM）2.2.3信道的极限容量奈氏准则(理想条件下）：在任何信道中，在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
香农公式(带宽受限、高斯白噪声)指出：信道的极限信息传输速率 C 可表达为C = W log2(1+SN) (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信噪比=10 log10 (SN) (dB）提高信息传输速率的方法：●提高信道带宽●提高信噪比●提高每个码元携带的信息量2.3 物理层下面的传输媒体2.3.1导引型传输媒体1.双绞线（双扭线）2.同轴电缆50Ω同轴电缆——LAN/数字传输常用70Ω同轴电缆——有线电视/模拟传输常用3.光缆2.3.2非导引型传输媒体1.无线传输2.短波通信3.无线电微波2.4 信道复用技术●频分复用FDM：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源●时分复用TDM（等时信号）：将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。
每一个时分复用的用户在每一个 TDM帧中占用固定序号的时隙。
在进行通信时，复用器总是和分用器成对的使用。
在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道。
分用器的作用正好和复用器相反，它把高速信道传送过来的数据进行分用，分别送交到相应的用户。
●统计时分复用STDM：是一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率。
集中器（智能复用器）常使用这种统计时分复用。
●波分复用WDM：光的频分复用→密集波分复用DWDM●码分复用CDM（码分多址CDMA）：各用户使用经过特殊挑选的不同码型（重点）例题：共有四个站进行码分多址CDMA通信。
四个站的码片分别为A:（-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1） B:（-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1）C:（-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1） D:（-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 ）现收到这样的码片序列：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1还是0？M•A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A发送1M•B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0M•C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C无发送M•D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D发送12.5 数字传输系统早期的数字传输系统存在着许多缺点：1.速率标准码不统一2.不是同步传输习题答案：2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路物理层的主要特点：（1）由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。
（2）由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点：终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站传输系统：信号物理通道2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据：取值为不连续数值的数据。
码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。
半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。
这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。
全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。
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。
带通信号——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）。
2-05 物理层的接口有哪几个方面的特性？个包含些什么内容？答：（1）机械特性明接口所用的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。
（2）电气特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3）功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2-06 数据在信道重的传输速率受哪些因素的限制？信噪比能否任意提高？香农公式在数据通信中的意义是什么？“比特/每秒”和“码元/每秒”有何区别？答：码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制香农公式在数据通信中的意义是：只要信息传输速率低于信道的极限传信率，就可实现无差传输。
比特/s是信息传输速率的单位码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。
一个码元不一定对应于一个比特。
2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。
如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）?答：C=R*Log2（16）=20000b/s*4=80000b/s2-08 假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据（无差错传输），试问这个信道应具有多高的信噪比（分别用比值和分贝来表示？这个结果说明什么问题？）答：C=Wlog2（1+S/N）(b/s)W=3khz，C=64khz----àS/N=64.2dB 是个信噪比要求很高的信源2-09 用香农公式计算一下，假定信道带宽为为3100Hz，最大信道传输速率为35Kb/ｓ，那么若想使最大信道传输速率增加６０％，问信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ应增大到多少倍？如果在刚才计算出的基础上将信噪比Ｓ/Ｎ再增大到十倍，问最大信息速率能否再增加２０％？答：C = W log2(1+S/N) b/s-àSN1=2*（C1/W）-1=2*（35000/3100）-1SN2=2*（C2/W）-1=2*（1.6*C1/w）-1=2*（1.6*35000/3100）-1SN2/SN1=100信噪比应增大到约100倍。
C3=Wlong2（1+SN3）=Wlog2（1+10*SN2）C3/C2=18.5%如果在此基础上将信噪比S/N再增大到10倍，最大信息通率只能再增加18.5%左右2-10 常用的传输媒体有哪几种？各有何特点？答：双绞线屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同轴电缆 50 W 同轴电缆 75 W 同轴电缆光缆无线传输：短波通信/微波/卫星通信2-11假定有一种双绞线的衰减是0.7dB/km(在 1 kHz时)，若容许有20dB的衰减，试问使用这种双绞线的链路的工作距离有多长？如果要双绞线的工作距离增大到100公里，试应当使衰减降低到多少？解：使用这种双绞线的链路的工作距离为=20/0.7=28.6km衰减应降低到20/100=0.2db2-12试计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度。
假定光在光纤中的传播速率为2*10e8m/s.解： V=L*F-àF=V/L--àB=F2-F1=V/L1-V/L21200nm到1400nm：带宽=23.8THZ1400nm到1600nm：带宽=17.86THZ2-13 为什么要使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？答：为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
频分、时分、码分、波分。
2-14 试写出下列英文缩写的全文，并做简单的解释。
FDM,TDM,STDM,WDM,DWDM,CDMA,SONET,SDH,STM-1 ,OC-48.答：FDM(frequency division multiplexing)TDM(Time Division Multiplexing)STDM(Statistic Time Division Multiplexing)WDM(Wave Division Multiplexing)DWDM(Dense Wave Division Multiplexing)CDMA(Code Wave Division Multiplexing)SONET(Synchronous Optical Network)同步光纤网SDH(Synchronous Digital Hierarchy)同步数字系列STM-1(Synchronous Transfer Module)第1级同步传递模块OC-48(Optical Carrier)第48级光载波2-15 码分多址CDMA为什么可以使所有用户在同样的时间使用同样的频带进行通信而不会互相干扰？这种复用方法有何优缺点？答：各用户使用经过特殊挑选的相互正交的不同码型，因此彼此不会造成干扰。