计算机网络第3章 物理层

模拟信号 数字比特流
正文 PC 机 调制解调器
公用电话网
调制解调器
正文 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
源点
发送器
输
输
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
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3.2.2 有关信道的几个基本概念 信道是指信息传输的通道，即信息进行传输时所经过的一条通
语音
语音
模拟信号
电话机
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多路复用器
多路复用器
模拟信号 电话机
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（2） 数字数据在模拟信道上传输
计算机和终端设备都是数字设备，它们只能接收和发送数字数 据，而电话系统只能传输模拟信号，所以这个数字数据要进入到模 拟信道以前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，以便 它能在模拟信道上传输，这样的一个变换过程叫调制（注意：这个 调制过程并不改变数据的内容，仅是把数据的表示形式进行了改 变）。这个变换器又叫做调制器(MOdulator)。
发 送 端
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信道 1 信道2 信道3 信道4 信道5 信道6 信道7 信道8
接 收 端
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2．串行传输方式
发送端到接收端只要一根传输线，一个一个比特按照时间顺序 传送。（远距离数据传输常用）
1
1
2
2
3
3
发
4
送
5
端
6
并
串
4
串 12345678
并
转
转
5
换
换
6
接 收 端
7
7
8
8
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调制器也即波形变换器,它将基带数字信号的波形变换成适合 于模拟信道传输的波形。
而当调制后的模拟信号传到接收端以后，在接收端也有一个变 换器再对这个信号进行反变换，即又把它变回数字信号，这样的一 个变换过程叫解调。这个变换器又叫解调器(DEModulator)。
解调器也即波形识别器，它将经过调制器变换过的模拟信号恢 复成原来的数字信号。
数据：模拟数据、数字数据 信号：模拟信号、数字信号 信道：模拟信道、数字信道
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模拟数据，模拟信号
话音
模拟
模拟传输
模拟数据，数字信号
模拟
数字 CODEC
数字数据，模拟信号
数字
1010
模拟 调制器
数字数据，数字信号
数字
数字
1010
数字发Hale Waihona Puke Baidu器
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路。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。 一般分为数字信道和模拟信道： 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。
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不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合。
信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），是数据
的电气或电磁表现，数据以信号的形式传播。 模拟信号：是指随时间连续变化的信号，时间上连续，包
含无穷多个值。
数字信号：是指其值用离散状态（即所谓的“二进制信号
”）
表示的信号。时间上离散，仅包含有限数目的
2020/7/10 预定值。
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物理层本身并不是物理设备或物理媒体。
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注意：传输媒体不是是物理层！
传输媒体在物理层的下面。由于物理层是体系结构的第一层， 因此，有时称传输媒体为0层。
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数据在物理连接上的传输方式： 1．并行传输方式 发送端到接收端信道需要若干条，一次传输多个比特。
t
a) 模拟信号
b) 数字信号
非周期信号
t
T
TT
T
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周期信号
TT
t
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模拟与数字的特点
模拟： 波动性； 持续变化； 反映事物的本质； 在电信业已经被广泛使用
数字： 离散性； 跃变性； 设备性能先进，成本低
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3.2.1 数据通信系统的模型
数字比特流 模拟信号
基带信号：将数字信号1或0直接用不同的电压来表示，然后送 到线路上去传输。
宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 经过调制的基带信号在不同频段，可以在一条电缆 中同时传输多路信号而不会发生相互干扰，提高 线路利用率。
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信号种类图示： t
用电平的高低分 别表示0或1
模拟传输与数字传输
（1）模拟数据在模拟信道上传输
话音信号电话系统中传输。人的语音频率范围是300—3400Hz ，为了进行传输，国际标准取4KHz为一个标准话路所占用的频带 宽度。语音信号以300—3400Hz频率输入，发送方的电话机把这个 语音信号转变成模拟信号，信号经过一个频分多路复用器进行变化 ，使得线路上可以同时传输多路模拟信号，当到达接收端以后再经 过一个解频的过程把它恢复到原来的频率范围的模拟信号，再由接 收方电话机把模拟信号转换成声音信号。
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由于计算机和终端设备之间的数据通信一般是双向的，所以把 这两个设备合在一起形成我们通常所说的调制解调器（Modem）。
调制解调器提供全双工的数字信道。
数据
调制器
解调器
数据
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电话 线
RS232电缆线
COM1或COM2 串行口
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3.2 数据通信基础知识
基本概念：
数据通信：依照一定协议，利用数据传输技术在两个终端之
间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。
数据(Data)：传递（携带）信息的实体。
模拟(Analog)数据：用连续变化形式表示的数据。
数字(Digital)数据：用不连续变化形式表示的数据。
第3章 物理层
3.1 物理层的基本概念
物理层主要考虑如何能在连接各种计算机的传输媒体上传输数 据的比特流，如使用什么传输介质，在传输介质上如何进行数据传 输等，为数据链路层提供一个物理连接，以透明的传送比特流。
在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信 号代表什么意思。但物理层由于规定了电气特性，因此能够识别所 传送的比特流。
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调制解调器最基本的调制方法：
（1）调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0 对应于无载波输出，而1对应于有载波输出。
（2）调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0 对应于频率f1，而1对应于频率f2。
（3）调相（PM） 即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如， 0对应于相位0度，而1对应于180度。