计算机网络谢希仁课件第二章
计算机网络(谢希仁)
N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线 对的数量与电话机数的平方成正比。
课件制作人：谢希仁
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
交换机
课件制作人：谢希仁
―交换”的含义
课件制作人：谢希仁
Internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet（互联网或 互连网）是一个通用名词，它泛指由多 个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网） 则是一个专用名词，它指当前全球最大 的、开放的、由众多网络相互连接而成 的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议 族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。
路由器的重要任务
路由器是实现分组交换(packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组， 这是网络核心部分最重要的功能。
课件制作人：谢希仁
1. 电路交换的主要特点
两部电话机只需要用一对电线就能够互 相连接起来。
课件制作人：谢希仁
更多的电话机互相连通
5 部电话机两两相连，需 10 对电线。
课件制作人：谢希仁
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
课件制作人：谢希仁
网络 结点
互联网（网络的网络）
链路
(a)
(b)
主机
因特网
计算机网络教程_谢希仁(第二版)_(全)
第一章概述传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延＝数据块长度/信道带宽总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延1-01计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。
（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户断续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。
1-02试简述分组交换的要点。
答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
在路径上的每个结点，把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
《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。
计算机网络教程课件第2章
（1）串行传输和并行传输
01 001 1 001 00 11
源点
终点
源点
8位数据线
0 1 0 0 1 1 0 1
终点
图2-4 串行通信方式
图2-5 并行通信方式
24
（2） 异步通信和同步通信
同步技术：为了正确地解释信号，接收方必须确 切地知道信号应当何时接收和处理。
通信双方必须在通信协议中定义通信的同步方式， 并且按照规定的同步方式进行数据传输。
图2-6 单工通信 图2-不6 同单时工刻通的信
数据双向传输
图图22--77 半半双双工工通通信信
收音机
发送端/ 接收端
对讲机
发送端/ 接收端
任何时刻的 数据双向传输
发送端/ 接收端
计算 机
计算 机
图2图-82-8全全双双工工通通信信
27
接着看：
数据传输介质有哪些以及各 自的特点？
28
2.2 数据传输介质
通信的同步方式有：
同步通信——类似打电话 异步通信——类似发短信
25
同步通信的数据块结构
同步字符
数据块 00101101……
同步字符 块校验序列
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
……
数据字符
控制字符
26
（3） 数据通信的方式
接收端
数据单向传输
接收端
广播电台
对讲 机
发送端/ 接收端
第二章 数据通信技术
本章解决的问题是：
什么叫做信息、数据、信号和信道？ 数据通信系统模式以及数据通信的技术指标有
哪些？ 数据通信的方式有哪些以及各自的特点？ 数据传输介质有哪些以及各自的特点？ 信道的复用技术有哪些以及各自的特点？ 数据的交换技术有哪些以及各自的特点？ 数据编码技术有哪些以及各自的特点？ CRC编码的工作原理？
计算机网络 CH2 网络通信基础
NRZ Clock Manchester NRZI
课件制作人：谢希仁 15
NRZ 、RZ、曼彻斯特、差分曼彻斯特
课件制作人：谢希仁 16
曼彻斯特编码的效率
Manchester编码可以保证在每个比特的正中间出现一 个跳变，这对接收端提取比特同步信号是非常有利 的．
但从曼彻斯特编码的波形图不难看出其缺点，这就是 它所占的带宽比原始的基带信号增加了一倍，需要更 高频的电路设备，实际上是通过传输每位数中间的跳 边方向来表示传输数据的值．
UTP cable (photo)
课件制作人：谢希仁 36
屏蔽双绞线
课件制作人：谢希仁 37
课件制作人：谢希仁 38
Cable specifications
10BASE-T 10BASE5 10BASE2
课件制作人：谢希仁 39
10BASE-T，10BASE-5，10BASE-2，以太网的技术 标准，10Base-2、10Base-5、10Base-T都是以太 网的技术标准，传输速率为10Mbps，其中 10Base-2技术以细同轴电缆为传输介质，10Base5技术以粗同轴电缆为传输介质，10Base-T技术 以非屏蔽双绞线为传输介质。
100Base-TX快速以太网标准 支持平行/交叉线自 动识别功能 。
课件制作人：谢希仁 40
RJ-45有8根针，双绞线有8根线，实际通 信中用到了1，2，3，6这四根线
课件制作人：谢希仁 41
双绞线的连接方法
双绞线的连接方法有两种：Straight-through，直通线： 水晶头的两头按照相同的线序连接。
的。 “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。 码元(code)——在使用时间域（或简称为时域）的波形表
计算机网络教程_谢希仁(第二版)_(全)
第一章概述传播时延＝信道长度/电磁波在信道上的传播速度发送时延＝数据块长度/信道带宽总时延＝传播时延＋发送时延＋排队时延1-01计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展可分为以下四个阶段。
（1）面向终端的计算机通信网：其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，呈分层星型结构，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务还是进行批处理，在20世纪60年代出现分时系统后，则具有交互式处理和成批处理能力。
（2）分组交换网：分组交换网由通信子网和资源子网组成，以通信子网为中心，不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。
网络的共享采用排队方式，即由结点的分组交换机负责分组的存储转发和路由选择，给两个进行通信的用户断续（或动态）分配传输带宽，这样就可以大大提高通信线路的利用率，非常适合突发式的计算机数据。
（3）形成计算机网络体系结构：为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织ISO提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架—开放系统互连基本参考模型OSI.。
这样，只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。
（4）高速计算机网络：其特点是采用高速网络技术，综合业务数字网的实现，多媒体和智能型网络的兴起。
1-02试简述分组交换的要点。
答：分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
在分组交换网络中，数据按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
以短的分组形式传送。
分组交换在线路上采用动态复用技术。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
在路径上的每个结点，把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
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)
¢ Ë · Í ¶ Ë â Ï ¹ Ë ä È Ê ë â µ ¹ ç × ª » LED â Ð ¹ Å º Å PIN
Ó Ê ½ Õ ¶ Ë
â µ ¹ ç × ª »
ä ³ Ê ö
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）。
计算机网络课件谢希仁
第二章物理层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 规程与协议有什么区别？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。
计算机网络课件(最完整版)-谢希仁
Internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet（互联网或 互连网）是一个通用名词，它泛指由多 个计算机网络互连而成的网络。
以大写字母I开始的的 Internet（因特网） 则是一个专用名词，它指当前全球最大 的、开放的、由众多网络相互连接而成 的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议 族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
网络 结点 链路
互联网（网络的网络）
(a)
(b)
主机 因特网
1.2.2 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。
1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上 的标准协议。
连通性——计算机网络使上网用户之间 都可以交换信息，好像这些用户的计算 机都可以彼此直接连通一样。
共享——即资源共享。可以是信息共享、 软件共享，也可以是硬件共享。
1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络
起源于美国的因特网现已发展成为世界 上最大的国际性计算机互联网
网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。
第 1 章 概述（续）
1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别
1.5.1 计算机网络的定义 1.5.2 几种不同类别的网络 1.6 计算机网络的性能 1.6.1 计算机网络的性能指标 1.6.2 计算机网络的非性能特征
第 1 章 概述（续）
1.7 计算机网络的体系结构 1.7.1 计算机网络体系结构的形成 1.7.2 协议与划分层次 1.7.3 具有五层协议的体系结构 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点 1.7.5 TCP/IP 的体系结构
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2.2 有关信号的几个基本概念
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。
7
基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号
8
几种最基本的调制方法
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)。
最基本的二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载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
14
(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。
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。
数据(data)——运送消息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连
续的。 “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。 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。
2
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 ADSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术
3
2.1 物理层的基本概念
理想低通信道的最高码元传输速率 BMAX= 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
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。
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 的出现顺序。
15
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。
4
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统
输入 数字比特流 模拟信号 汉字
PC
调制解调器
公用电话网
模拟信号 数字比特流 显示 汉字
调制解调器
PC
源系统
传输系统
目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
接收
输
的信号
出
数
据
终点
输 出 信 息
5
几个术语
计算机网络（第 6 版）
第 2 章 物理层
1
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
2.2.1 数据通信系统的模型 2.2.2 有关信道的几个基本概念 2.2.3 信道的极限容量 2.2.4 信道的极限信息传输速率
2.3 物理层下面的传输媒体
2.3.1 导引型传输媒体 2.3.2 非导引型传输媒体
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。
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有流成分， 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)。
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）。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
11
2.2.3 信道的极限容量
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。
12
数字信号通过实际的信道
16
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。
17
2.3 物理层下面的传输媒体
有失真，但可识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
失真大，无法识别
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
发送信号波形
接收信号波形
13
(1) 信道能够通过的频率范围
1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。 他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元 的传输速率的上限值。
变化。
9
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
10
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。
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。