第二章物理层

➢ 常用的标准接口：
– ISO 2110 25芯连接器 EIA RS-232-C，EIA RS-366-A
– ISO 2593 34芯连接器
V.35宽带MODEM
– ISO 4902 37芯和9芯连接器
EIA RS-449
– ISO 4903 15芯连接器
X.20，X.21，X.22
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2.2 通信的基本知识 （5）
➢ 数字通信（2） – 抗干扰能力强 – 可实现高质量的远距离通信 – 能适应各种通信业务，各种消息（电报、电话、图像和数据等）都 可以被变换为统一的二进制数字信号进行传输 – 能实现高保密通信 – 通信设备的集成化和微型化
– 数字通信的最大缺点是占用的频带宽。以电话为例，一路模拟电话 占用4KHz 信道带宽，而一路数字电话所需要的数据传输率是64 Kbps ，所需占用的带宽要远远大于4 KHz
噪声源
信源
调制器
信道
解调器
信宿
信道：用来传输表示消息的电信号的介质或通路。它可以是双绞线、同轴 电缆、光缆、微波以及卫星链路等
噪声源：包括了影响该系统的所有噪声，如脉冲噪声(工业噪声等)和随机 噪声(信道噪声、发送设备噪声、接收设备噪声等)
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➢ 物理层的功能
在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。不是指连接计 算机的物理设备或传输媒体。
➢ 研究内容
物理连接的启动和关闭，正常数据的传输，以及维护管理。 物理层的连接方式很多，传输媒体种类也多，协议很复杂；重点 在基本概念上。
Hale Waihona Puke Baidu
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2.2 通信的基本知识 （1）
➢ 2.2.1 信号与通信
– 信号：以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(振幅、频 率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信 号和数字信号
– 模拟信号：信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟 信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连 续的
– 数字信号：表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散 的信号
– 通信：将表示消息的信号从发送方(信源)传递到接收方(信宿)。既然 信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟 通信和数字通信。有单向（单工）、双向交替（半双工）、双向同时 （全双工）
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之内，这段频带称为带宽 – 信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的速率就越高，要求传输
介质的带宽也越大 – 常见信号的频谱和带宽：声音信号的频谱大致在20 Hz ～2000 kHz
的范围(低于20 Hz 的信号为次声波，高于2000 KHz的信号为超声 波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而话音 信号的标准频谱为300 Hz ～3400 Hz ，其带宽为3 kHz 。电视信号的 频谱为0 ～4 MHz ，因此其带宽为4 MHz
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2.2 通信的基本知识 （2）
➢ 2.2.1 信号与通信
ƒ(t)
x(nT)
a) 模拟信号
t
nT
1 0011 0 11
b) 数字信号
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2.2 通信的基本知识 （3）
➢ 模拟通信
– 利用模拟信号来传递消息 – 普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信
➢ CCITT 标准化的电气特性标准：
– CCITT V.10/X.26：新的非平衡型电气特性，EIA RS-423-A
– CCITT V.11/X.27 ：新的平衡型电气特性，EIA RS-422-A
– CCITT V.28：非平衡型电气特性，EIA RS-232-C
– CCITT X.21/EIA RS-449
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2.1 物理层的基本概念（4）
➢ 功能特性 说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
– 主要定义各条物理线路的功能。 线路的功能分为四大类： – 数据 – 控制 – 定时 –地
➢ 规程特性
主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系
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2.2 通信的基本知识 （5）
➢ 信号的频谱与带宽
– 频谱：f (t)各次谐波的振幅An 按照频率高低依次排列起来所形成的 谱状图形
– 绝对带宽：信号频谱所覆盖的频率范围 – 有效带宽(简称带宽)：信号的大部分能量都集中在一个较小的范围
2.1 物理层的基本概念（2）
➢ 几点说明
– 连接方式（点到点，点到多点） – 通信方式（单向，双向交替，全双同时） – 位传输方式（串行，并行）
协议很复杂；重点在基本概念上。
➢ 物理层的四个重要特性
➢ 机械特性
主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物理连接时所 采用的规格、引脚的数量和排列情况。
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2.1 物理层的基本概念（3）
1. 电气特性
2.
规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率
和距离限制。
3.
早期的标准是在边界点定义电气特性，例如EIA RS-232-C、V.28；
最近的标准则说明了发送器和接受器的电气特性，而且给出了有关对连接
电缆的控制。
重点：
物理层的基本概念
有关通信的基本知识
奈奎斯特（Nyquist(1924)）定理
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2.1 物理层的基本概念（1）
➢ 物理层的定义
物理层提供机械的、电气的、功能的和规程（协议）的特性， 目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理 连接。这种连接可能通过中继系统，在中继系统内的传输也是在 物理层的。
2.2 通信的基本知识 （4）
➢ 数字通信（1）
– 利用数字信号来传递消息 – 计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信
信
信 源 编
信 道 编
调 制
源
码 器
码 器
器
A/D 检错纠错编码
发送端时钟
解
信
调
道
器
噪声源
信信
道 译
源 译
信
码
码
宿
器器
接收端时钟
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