第二章 物理层
第二章物理层
3. TDM的分类
同步TDM 特点：时间片固定分配，适合固定速率传输 异步TDM 特点：时间片按需分配，适合可变速率传输
频分多路复用技术 FDM
Frequency Division Multiplexing
1. 定义： 当传输线路的带宽远大于单个信号的要求时，为有效的 利用传输系统将多个信号同时在一条传输线路上传输的 技术叫频分多路复用。
进制数表示。 2）差分脉冲代码调制 原理：不是将振幅值数字化，而是根据前后两个采样值的差进行编码，
输出二进制数字。 3） 调制 原理：根据每个采样值与前一个值之间差“+1”或“-1”来决定输出二
进制“1”或“0”。 缺点：编码速度跟不上变化太快的信号。
PCM转换过程举例
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
时分多路复用技术 TDM
Time Division Multiplexing
1. 定义：
当传输线路的位传输率远大于单个信号的要求时，为有效的 利用传输系统将多个信号同时在一条传输线路上传输的技术 叫时分多路复用。
2. TDM的实现
传输时将时间分成等长的时间片 通过时间片轮转方式将时间片依次分配给指定的信号
信号发送方式：模拟信号发送（模拟信道）
数字信号发送（数字信道）
模拟信号和数字信号的发送
模拟信号发送： 模拟数据（声音）
数字数据（二进制脉冲）
数字信号发送： 模拟数据
电话系统 调制解调器
MODEM
编码解码器 CODEC
模拟信号 模拟信号
数字信号
数字数据（二进制脉冲）
数字 编码解码器
第2章物理层12课件
2.2 数据通信的基础知识
3、信道的最高码元传输速率
▪ 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。
11
▪ 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。
▪ 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传 输速率所对应的信息传输速率为 M n b/s。
19
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。 ▪信信息道论是的运极用限概信率息论与传数输理速统率计的C方可法表研达究信为息、信息熵、
23
导向传输媒体
•双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。 •双绞线——两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，用规则
的方法绞合起来(降低信号干扰)。
24
屏蔽双绞线 (STP)
Shielded Twisted Pair
以铝箔屏蔽以减少电磁 干扰和串音，适合于配 电房附近等区域布线。
非屏蔽双绞线 (UTP)
▪ 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。 - 波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码 元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。 - 比特是信息量的单位。
18
2.2 数据通信的基础知识
▪ 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特 ”在数量上却有一定的关系。
▪ 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“ 波特”在数值上相等。
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
02计算机网络-第2章 物理层
§2.3.1 导向传输媒体
一、双绞线
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起， 然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了 双绞线。
从用户电话机到交换机的这段线称为用户 线或用户环路(subscriber loop)。
屏蔽双绞线 (STP)
（以铝箔屏蔽以减少干扰和串音）
2.3.1.1 双绞线
非屏蔽双绞线 (UTP)
双 电 缆 系 统 的 示 意 图 如 图 (a) 所 示 。 头 端 (headend)的作用是将各计算机从发送电缆发过来 的信息转换到接收电缆，使得各计算机能从接收电 缆上收到发送给它们的信息。
图(b)为单电缆系统。
2.3.1.2 同轴电缆
§2.3.1 导向传输媒体
三、光纤
光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝， 主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细， 其直径只有8 ~ 100 m。正是这个纤芯用来传导光波。 其特点是： - 依靠光波承载信息
RX+ RXTX+ 未使用 未使用 TX未使用 未使用
EIA/TIA568B
EIA/TIA568B
在10 /兆比秒和100 Mb/s以太网中只使用两对导线。也 就是说，只使用4根针脚（1, 2, 3和6），1和2用于发送， 3和4用于接收
2.3.1.1 双绞线
⑴ 直通线缆 水晶头两端都是遵循EIA/TIA568A或
§2.2 数据通信的基础知识
§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:导向传 输媒体、非导向传输媒体。
在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着 固体媒体(铜线或光纤)传播，而非导向传输 媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中 电磁波的传输常称为无线传输。
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。
计算机网络习题集(第二章 物理层)
第二章物理层练习题一、填空题1从双方信息交互的方式来看，通信有以下三个基本方式：（）通信、（）通信和（）通信。
(第二章物理层知识点: 通信的方式答案: 单工、半双工、全双工。
)2 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率为每秒（）个码元。
(第二章物理层知识点: 信道的容量答案:2)3 为了提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码元能携带更多个比特的信息量，即采用（）的调制方法。
(第二章物理层知识点:信道的信息传输速率答案:多进制)4 常用的传输介质有（）、（）、（）和（）。
(第二章物理层知识点:传输媒体答案: 双绞线、同轴电缆、光纤、无线5 物理层的主要任务是确定与传输介质有关的特性，即（）特性、（）特性、（）特性和（）特性。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 机械、电气、功能、规程)6常用的物理层标准有（）、（）。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: RS-232、X.21)7 物理层的任务就是透明地传送( )。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 比特流)8 物理层上所传数据的单位是( )。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案: 比特)9 （）特性用来说明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:机械特性)10 ( ) 特性用来说明在接口电缆的哪条线上出现的电压应为什么范围，即什么样的电压表示1或0。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:电气特性)11 ( ) 特性说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:功能特性)12 ( ) 特性说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
(第二章物理层知识点:物理层的主要任务答案:规程特性)13 ( ) 通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
(第二章物理层知识点: 通信的方式答案: 单工)14 ( ) 通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。
2-1 物理层基本概念和传输媒体
27
物理层的传输媒体（1）
v交叉方式：联线一边是568A标准，另一边568B 标准 v适用场合：两主机或交换机直接相连
EIA/TIA568A连接标准
工作站 工作站
针号： 1 一端：白绿 另端：白橙
2 绿 橙
3 白橙 白绿
4 蓝 蓝
5 6 白蓝 橙 白蓝 绿
7 白棕 白棕
8 棕 棕
(b)采用EIA/TIA568A连接标准交叉方式
功能特性
过程特性
物理层的基本概念
【物理层标准举例—EIA-232接口标准】
r1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年提 出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出 RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。RS—推荐标 准，232—标识号码，E—标准已被修改过的次数。
DCE-A
EIA-232/V.24 接口
调制解调器
网络 串行比特传输
调制解调器
EIA-232/V.24 接口
rDCE将DTE传过来的数据按比特顺序逐个发往传输线路， 或从传输线路收下串行的比特流交给DTE。 r为了减轻数据处理设备用户的负担，必须对DCE与DTE 的接口进行标准化。这种接口标准就是物理层协议。
注意：有些网卡或交换机能自适应直通和交叉方式
28
物理层的传输媒体（1）
物理层的传输媒体（1）
屏蔽双绞线：内部与非屏蔽双绞线电缆一样是双绞铜
线，外层由铝箔包着。
rSTP在抗干扰方面优于UTP，但相对要贵一些。 r屏蔽双绞线除了用于IBM网络产品安装，并未普遍
流行起来。
物理层的传输媒体（2）
【同轴电缆】 【结构】：
物理层的传输媒体（3）
《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）。
第二章 物理层
• 任何周期函数都可以由（无限个）正弦函数和余弦函数合成。 • 周期信号的傅立叶展开式
基本概念
信道的带宽
– 根据傅立叶分析理论：
• 标准的正弦波或余弦波只有一个频率； • 非标准正弦波或余弦波都是由若干个不同频率的正弦波和/或余 弦波叠加而成的； • 方波是由无穷多个不同频率的正弦波和余弦波叠加而成的。
(b)
数据通信方式
单工、半双工与全双工通信
发送 单向通道 接收
(a)
发送 接收 接收 发送
双向通道
(b)
发送 接收 接收 发送
双向通道
(c)
数据通信方式
同步通信与异步通信
数据通信方式
假设T=0.5mm，T′=0.6mm，则第6位出现错误
数据通信方式
位同步
– 外同步法 – 内同步法
字符同步
– 同步式(synchronous) – 异步式(asynchronous)
– 在数据的发送端将计算机中的数字信号转换成能在电话线上 传输的模拟信号，称为调制(modulation)； – 在接收端将从电话线路上接收到的模拟信号还原成数字信号， 称为解调制(demodulation)。
频带传输技术
调制解调器工作原理
频带传输技术
调制解调器全双工通信原理
电话交换网通频带 下频带 0 1 0 上频带 1
模拟数据编码方法
混合调制 – QAM (Quadrature Amplitude Modulation) »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。
第2章物理层(1)
15
（2） 电气规范说明：采用非平衡型的电气特性。相对公用 接地而言，-3伏以下的电压解释为二进制“1”，+3伏以上的电 压解释为二进制“0”。即采用负逻辑。其传输速率不能超过 20Kb/s,电缆长度最长不能超过15米。（和CCITTV.28建议相兼 容）
1 8
RJ-45 连接器
线对 T 代表发送 针 R 代表接收
1 线对2 T2 2 线对2 R2 3 线对3 T3 4 线对1 R1 5 线对1 T1 6 线对3 R3 7 线对4 T4 8 线对4 R4
© 1999, Cisco Systems, Inc.
ICND—3-8
(1)UTP实现直连线
指明需要使用交叉线或直连线
100 Mbps 5类交叉线
10 Mbps 3, 4, 5类直连线
© 1999, Cisco Systems, Inc.
100 Mbps 5类直连线
10 Mbps 3, 4, 5类交叉线 10 Mbps
3, 4, 5类直连线
ICND—3-13
3)平衡方式。采用集成集成电路技术设计的平衡接 口，使用平衡式发送器和差动式接收器，每个电路采用 两根导线，构成各自完全独立的信号回路，使得串扰信 号减至最小。这种方式的信号速率<=10Mbps，传输距 离为10m（10Mbps时）-1000m(<=100kbps时）。 CCITT V.11/X.27建议采用这种电气连接方式，EAI RS423标准与之兼容。
4
机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何 尺寸、插针或插空芯数及其排列方式、锁定装置的形 式。
5
电气特性的规定包括接收器和发送器电路特性的 说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别、最大数 据率的说明、以及与互联电缆相关的规则。
计算机网络课后习题答案：第2章 物理层
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、功能和过程特性。
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。
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）。
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几个术语
指话音、文字、 图像和视频等。
➢ 数据(data)——运送消息的实体，有意义的符号序列。 ➢ 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。
“模拟信号”(analogous)——连续变化的。 “数字信号”(digital)——取值是离散数值。 ➢ 调制——把数字数据转换为模拟信号的过程。 ➢ 解调——把模拟信号转换为数字数据的过程。
3
1. 物理层基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一 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。
➢ 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。
24
奈氏准则和香农公式在数据通信系统中的作 用范围
原因
➢ 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超 过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对 码元的正确判决（即识别）成为不可能。
17
奈氏(Nyquist)准则
理想低通信道的最高码元传输速率 = 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
公用电话网
源系统
传输系统
模拟信号 数字比特流 正文
调制解调器 PC 机 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
接收器 输
终点
输
的信号
出
出
数
信
据
息
6
源系统一般包括以下两个部分： ① 源站。 ② 发送器。 目的系统一般包括以下两个部分： ① 接收器。 ② 目的站。
源系统
传输系统
目的系统
输 源点 入 信 息
输 发送器 发送的
传输 系统
接收的 接收器
入
信号
信号
数
码元传输速率受
据
奈氏准则的限制
信息传输速率受
香农公式的限制
终点
信
据
息
25
（4） 传输方式
串行传输：物理连接上的传输方式，即一个比特一个比特 地按照时间顺序传输。 并行传输：采用多个比特同时传输的方式(计算机内部)。
在传输基带数字信号时，可以有多种不同的编码方法。如曼彻斯特 (Manchester)编码和差分曼彻斯特编码。
36
② 75 同轴电缆
75 同轴电缆又称为宽带同轴电缆。 在计算机通信中，“宽带系统” 是指采用了频分复用和模拟传输技术的同轴电缆网络。
一般采用双电缆系统和单电缆系统的方式进行连接。 ③93 同轴电缆
调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化，即相移键 控PSK (Phase-Shift Keying)。
13
②基本调制方法
基带信号 0 1 0 0 1 1 1 0 0 调幅 调频 调相
14
（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。
下页图给出了一个数字信号通过实际的信道和质量很差的 信道时的输出波形。
15
失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
输出信号波形 (失真不严重)
失真严重
质量很差的信道
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重) 16
重点：导引型传输媒体和非导引型传 输媒体
28
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，即导引传输媒体和非导引传输媒体。 导引型传输媒体指固定媒体（铜线或光纤），非导引型媒体常 称为无线传输。图2-5是电信领域使用的电磁波的频谱。
4
2. 数据通信的基础知识
（1） 数据通信系统的模型
两个PC机经过普通电话机的连线，再经过公用电话网 进行通信。如图2-1所示，一个数据通信系统
可划分为三大部分，即
• 源系统(或发送端) • 传输系统(或传输网络) • 目的系统(或接收端)
5
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
正文 PC 机
调制解调器
93 同轴电缆也是基带同轴电缆，物理结构类似于50 细同轴电缆。
37
（4）光纤
光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层 构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有8 ~ 100 m。正 是这个纤芯用来传导光波。包层较纤芯有较低的折射率。
当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将 大于入射角(如下页图所示)。
➢多模光纤：只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一 个临界角度，就可产生全反射。因此，可以存在许多条不同角度入 射的光线在一条光纤中传输。 (如下页图 所示)。
多模光纤
输出脉冲
41
➢ 单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤 就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生 多次反射。 (如下页图 所示)。
29
图2-5是电信领域使用的电磁波的频谱。
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电 微波
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
30
1.导引传输媒体
（1）双绞线
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法 绞合(twist)起来就构成了双绞线。
从用户电话机到交换机的这段线称为用户线或用户环路 (subscriber loop)。
33
（3）同轴电缆
同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、 网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单股的)以及保护塑料外层所组 成(参见下页图)。
34
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层 内导体
35
通常按特性阻抗数值的不同，将同轴电缆分为三类： ① 50 同轴电缆：又称为基带同轴电缆。
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
42
图2-13 四芯光缆剖面的示意图
S/N为信噪比
22
香农公式表明
➢ 信道的带宽或信道中的信噪比S/N越大，则信息的极限传输速 率就越高。
➢ 信噪比为S/N，一般用分贝(dB)作为度量单位。 信噪比(dB)=10log10(S/N)
➢ 当S/N=10时，信噪比为10 dB； ➢ 当S/N=1000时，信噪比为30 dB；
23
香农公式表明
①将计算机与交换机连接 一端(T568B) ：
白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。 另一端(T568B) ：
白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。 ②将计算机与计算机直接相连 一端(T568B) ：
白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。 另一端(T568A) ：
白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。
下页图是无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线的示意图。
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（2）双绞线的比较
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套
绝缘层
铜线
层
聚氯乙烯 套层
常
类别
带宽
典型应用
用
3
16MHZ
低速网络；模拟电话
双
4
20MHZ
短距离的10BASE-T以太网
绞
5
100MHZ
10BASE-T以太网；某些100BASE-T快速以太网
频率(Hz)
➢ 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码 元。
➢ Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1个 码元(码元/秒) 。
18
另一种形式的奈氏准则
理想带通特性信道的最高码元传输速率 = W Baud
W 是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz)
不能通过
0
能通过 W (Hz)
带通信号(在计算机网络中常叫做宽带信号)——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）。
12
②基本调制方法
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化，即幅移键控 ASK (Amplitude-Shift Keying)。
调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化，即频移键控 FSK (Frequency-Shift Keying)
不能通过
频率(Hz)
➢ 每赫带宽的理想带通信道的最高码元传输速率是每秒 1 个码元。
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要强调以下两点
➢ 实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏 准则所给出的上限数值。