第2章物理层

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王道计算机网络第二章物理层思维导图脑图

通信双方可以同时发送信和接受信息，也需要两条信道 Eg：打电话
串行传输&并行传输
串行传输并行传输
将表示一个字符的8位二进制数按由低位到高位的顺序依次发送速度慢，费用低，适合远距离将表示一个字符的8位二进制数同时通过8条信道发送速度快，费用高，适合近距离
同步传输
在同步传输的模式下，数据的传送是以一个数据区块为单位，因此同步传输又称区块传输，在传送数据时，需先送出1个或多个同步字符，再送出整批的数据
多模光纤
光纤
单模光纤
分类
1.传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
2.抗雷电和电磁干扰性能好 3.无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据
特点
4.体积小，重量轻
自由空间，介质可以是空气、真空、海水等
信号向所有方向传播较强穿透能力，可传远距离，广泛用于通信领域（如手机通信）
无线电波
信号固定方向传播
基带信号与宽带信号
宽带信号
将基带信号进行调制后形成的频分复用信号，再传输到模拟信道上去传输（宽带传输）
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）
在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式（近距离衰减小，从而信号内容不易发生变化）
再生，放大信号
对信号进行再生放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有（除输入端口外）处于工作状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度，不具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备
功能
集线器不能分割冲突域
集线器（多口中继器）
连在集线器上的工作主机平分带宽
物理层设备
传输介质和物理层设备

计算机网络第四版(课后练习答案)

计算机网络第四版(课后练习答案)计算机网络第四版（课后练习答案）第一章：计算机网络与因特网1. 计算机网络的基本概念与体系结构计算机网络是指将分散的、独立的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，实现信息共享和资源共享的系统。

它由硬件、软件和协议等组成，并遵循一定的体系结构。

2. 因特网的发展与组成因特网是全球最大的计算机网络，由大量的自治系统（AS）组成，采用TCP/IP协议族作为通信协议，实现全球范围内的信息交流和资源共享。

第二章：物理层1. 传输媒体的基本概念和分类传输媒体是信息在计算机网络中传输的介质，主要包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线媒体等，根据传输方式分类可分为有线传输媒体和无线传输媒体。

2. 信道复用与调制信道复用是指多路复用技术，用于将多个通信信道中的数据通过一个物理通道传输。

调制技术是将数字信号转换为模拟信号的过程，常用的调制方式有ASK、FSK、PSK等。

第三章：数据链路层1. 数据链路层的基本概念和功能数据链路层在物理层之上，提供有点到点的数据传输服务，主要功能包括帧的封装与解封装、错误检测与纠正、流量控制和访问控制等。

2. 介质访问控制介质访问控制是指多个计算机节点在共享传输媒体时的竞争与协调机制，主要包括载波侦听、轮询、令牌传递和CSMA等。

第四章：网络层1. 网络层的基本概念与功能网络层是计算机网络中的核心层，负责将分组从源节点传输到目的节点，主要功能包括寻址与路由、分组的转发与接收、拥塞控制和互联互通等。

2. 网际协议（IP）IP协议是因特网中最主要的协议之一，它定义了数据报的格式和传输规则，实现了数据包的路由和转发功能，是因特网的核心协议之一。

第五章：运输层1. 运输层的基本概念与功能运输层负责对网络层传输的数据进行可靠或无需可靠地传输，主要功能包括端到端的连接建立与释放、数据的分段与重组、流量控制和拥塞控制等。

2. 传输控制协议（TCP）TCP是因特网中最重要的运输层协议之一，它提供可靠的、面向连接的数据传输服务，通过确认应答和超时重传等机制，保证了数据的可靠性和可恢复性。

第2章物理层

• 5、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：复用技术就是在一个信道上同时传输多个信号的技术。由于传输介质的带宽大于单一信号所需的传输带宽，而且为了在一条物理线路上可能地并发传输多个数据。常用的信道复用技术有频分FDM、时分TDM、波分WDM、码分CDM。
• 6、共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为： • 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S：（－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是0还是1？
计算机网络原理
第2章物理层课后习题解析（参考）
• 1、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？比特率和波特率有何区别？ • 答：数据在信道中的传输速率受信道能够通过的频率范围和信噪比两个因素的限制。 • 信噪比不能任意提高，因为信号功率提高，相应的噪声功率也会提高。
• 3、假定要用3KHz带宽的电话信道传送 64kb/s的数据（无差错传输），问这个信道应具有多高的信噪比？ • 解：由香农公式C=W×log2(1+S/N)(b/s) 得： 64×103=3×103×log2(1+S/N)，10 log10S/N=64.2db
• 4、计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频率宽度。假定光在光纤中的传播速率为 2×108米/秒。 • 解：设光波长为λ，频率为f，光速为c，则有关系式：f=c/λ，有：Δf=c* Δλ /λ2 • Δλ=200nm=200×10-9=2×10-7m， λ=1300nm=1.3×10-6m • Δf=(2*108)/(1.3*10-6)2*2*10-7=23.7*1012

第2章物理层 _2

29

香农(Shannon)定理给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) bit/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；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。
37
常用的双绞线的类别
双绞线类别 3 4 5 带宽 16 MHz 20 MHz 100 MHz 低速网络；模拟电话 16Mbps令牌环局域网；短距离的10BASE-T以太网 10BASE-T以太网；某些100BASE-T快速以太网典型应用
5E（超5 类）
6 7
100 MHz
250 MHz 600 MHz
100BASE-T快速以太网；某些1000BASE-T千兆以太网
1000BASE-T千兆以太网；ATM网络屏蔽双绞线，可能用于今后的万兆以太网
38
……………………………………………………………………………………………………….
（2）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（也可以是箔状）以及绝缘保护外层所组成。

如，无线广播和电视信号传播。

双向交替通信（半双工通信）——信息流可以在两个方向上传输，但同一时刻仅限于一个方向传输。

如，对讲机。半双工需要频繁调换信道方向，因此效率低，但可以节省传输线路。

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。

如，计算机之间的通信。
14
5

模拟数据和数字数据

模拟数据

CH02物理层_4

09
第3次课知识点
2.7 传输媒体可分为两大类：导引型传输媒体和非导引型传输媒体
2.8 导引型传输媒体可分为：双绞线、同轴电缆、光纤
2.9 导引型传输媒体的特点习题：2-10、11、12
随堂测试2
单选题问答题
单选题
1. 通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送的通信方式称为（）。
C2
频分复用 FDM (Frequency Division Multiplexing)
将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
频率频带 n
第 2 章物理层
五层协议的体系结构
5 应用层 4 运输层 3 网络层 2 数数据据链链路路层层 1 物理层
应用层 (application layer) 运输层 (transport layer) 网络层 (network layer) 数据链路层 (data link layer) 物理层 (physical layer)
用户 Aa
时分复用当某用户暂时无数据发送时，
a t①
在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态。
Bb b
t②
C
cc
t③
④
D
dt
ab #1
bc
ca d
t #2 #3 #4
4 个时分复用帧
时分复用可能会造成线路资源的浪费
统计时分复用 STDM (Statistic TDM)
用户 Aa
统计
STDM 帧不是固定分配时

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。

第2章物理层协议

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网络协议
第2章物理层协议
本章小结
1.物理层解决的问题
2.物理层接口的四个特性

机械特性、电气特性、功能特性、规程特性 EIA RS-232 CCITT X.21
3.物理层协议示例

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网络协议
第2章物理层协议
思考题
1．RS-232C的电气规范如何定义的？ 2．简述RS-232C工作过程。
状态。ON状态表示在进行数据传输，OFF状
态表示数据传输阶段已经结束。
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网络协议
第2章物理层协议
各个信号功能
（5）位定时线（S）：DCE向DTE提供的位定
时信号，通知DTE码元的开始和结束，据此
DTE能知道每一位的开始和结束时间。（6）字节定时（B）：DCE向DTE提供的字节定时信息，表示DTE一个字节的开始和结束，它是任选项。
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网络协议
第2章物理层协议
3．X.21功能特性
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网络协议
第2章物理层协议
各个信号功能
（1）保护地（G）。
（2）发送数据线（T）： DTE送往DCE的数据
信号和呼叫控制信号。（3）接收数据线（R）：DCE送往DTE的数据信号和呼叫控制信号。（4）指示线（I）：表示DCE送往DTE的控制
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网络协议
第2章物理层协议
举例：X.21接口数据传过程
DCE送回呼叫进行信号：R=呼叫进行信号
返回远端DTE对呼叫的响应结果：若呼叫成功，
则 R=1，I=ON
DTE发送数据：T=数据，C=ON
发送结束：T=0，C=OFF 线路释放：R=0，I=OFF 恢复初始状态：T=1，C=OFF，R=1，I=OFF

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。

计算机网络课件_第二章

■基带传输型(主要用于LAN)
50Ω—— RG-8（粗缆）单段传输距离最远为500米 RG-58 (细缆）单段传输距离最远为185米
■频带传输型(主要模拟传输) 75Ω——公用天线电视系统(CATV)用
同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光缆（光导纤维）
外包层
玻璃纤维（核心）外壳
两种材料的密度差异必须达到能够使纤芯中的光线只能反射回来而不能折射入覆层的程序。
Multimode Fiber 多模光纤
多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。其光纤芯径在50到100μm的范围内，多条入射角度不同的光线可以同时在一条光纤反射式地传播。
输入脉冲
多模光纤
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。
基带(baseband)信号和带通(band pass)信号
光纤系统中使用的光源器件
有两种类型，皆为施加电压便可发射光束的半导体装置。
LED (发光二极管) 价廉，工作温度范围
较大，工作寿命较长，但只能发射发散的光线，只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管)
根据激光原理工作，光线具有高度集中性，高效高数据速率长距离
光纤通信的原理
0
尺寸更小且重量更轻
衰减最小
电磁隔离不受外部电磁场影响(干扰、冲激噪声和串扰影响小) 无能量辐射，也难以分接（防窃听功能)

大学《计算机网络》章节练习题及答案-第二章物理层

大学《计算机网络》章节练习题及答案-第二章物理层第2章物理层一、单选题1.当描述一个物理层接口引脚在处于高电平时的含义时，该描述属于（）。

A. 机械特性B.电气特性C.功能特性D. 规程特性2.比特率(数据传输速率)和波特率的关系是（）A.比特率 < 波特率B.比特率 = 波特率C.比特率 > 波特率D. 以上答案均不对3.采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为( )A.可以在两个方向上同时传输B.只能在一个方向上传输C.可以在两个方向上传输，但不能同时进行D.以上均不对4.在网络中计算机接收的信号是（）。

A.数字信号B.模拟信号C.广播信号D.脉冲信号5.传输线上的位流信号同步，应属于下列OSI的（）层处理。

A.网络层B.数据链路层C. 物理层D.LLC层6.IEEE802参考模型中的物理层的主要功能是完成( )。

A. 确定分组从源端到目的端的路由选择 B．原始比特流的传输与接收C．流量调节和出错处理 D．把输人数据分装成数据帧并按顺序发送7.若一个信道上传输的信号码元仅可取四种离散值，则该信道的数据传输率S（比特率）与信号传输率B（波特率）的关系是( )。

A、 S=BB、 S=2BC、 S=B/2D、 S=1/B8.物理层的编码方式有多种，下列关于编码的说法中，（）是错误的。

A. 不归零制编码不能携带时钟，不适合用于同步传输，常用于串行异步通信中B. 曼彻斯特编码可携带时钟，但编码的密度较低，常用于10Mbps以太网中C. 差分曼彻斯特编码也可携带时钟，尤其是抗干扰能力很强，常用于千兆以太网中D. 4B/5B编码也可携带时钟，其编码的密度介于不归零制编码和曼彻斯特编码之间，常用于100Mbps快速以太网中9.数据的传输是通过经编码的信号来实现的，在IEEE802.3中采用曼彻斯特编码是因为其（）。

A. 编码中包含一个特定的起始位B. 采用模拟编码，所以抗干扰能力强C. 一次采样即可得到一个比特D. 能携带同步时钟10.一个用曼彻斯特编码的信道，如果其传输速率为1000Mbps，那么它的波特率应为（）。

第2章物理层

第2章物理层填空题1. 物理层上所传数据的单位是________。

【答案】比特。

【考查知识点】物理层的一些基本知识。

2. 假设信道的带宽为3kHz，信噪比为20dB，则根据香农公式，信道的极限信息传输速率为：_________。

【答案】3000log2101【考查知识点】信噪比（dB）的含义，香农公式。

3. PCM数字传输系统存在着许多缺点，其中最主要的是________、________，为了解决这一问题，美国首先推出了一个数字传输标准_________。

【答案】速率标准不统一、不是同步传输，同步光线网SONET。

【考查知识点】同步光线网SONET。

4. 限制码元在信道上传输速率的两个因素分别是：_______ 、__________。

【答案】：信道能够通过的频率范围信噪比。

【考查知识点】：码元传输速率。

5. 常用的信道复用技术有_________ 、___________、___________ 、_________。

【答案】频分复用时分复用波分复用码分复用。

【考查知识点】信道复用技术。

6. .频分复用技术的主要特点：__________________；时分复用技术的主要特点：_______________。

【答案】：相同的时间占用不同的频带宽度，不同的时间占用相同的频带宽度。

【考查知识点】信道复用技术。

7. 频分复用的所有用户是在______时间占用______频带宽度，时分复用的所有用户是在______时间占用______频带宽度，码分复用是所有用户在______时间占用______频带宽度。

【答案】相同，不同，不同，相同，相同，相同。

【考查知识点】考察对各种信道复用技术的理解。

8. 宽带接入中xDSL技术是________。

有_________，________，_________，_______四个类型。

【答案】用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造。

ADSL非对称数字用户线，HDSL高速数字用户线，SDSL是1对线的数字用户线，VDSL是甚高速数字用户线。

《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）。

数据通信与计算机网络第五版（习题答案）——第二章物理层

数据通信与计算机网络第五版第二章物理层2-1物理层要解决哪些问题？物理层协议的主要任务是什么？解答：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，而不是指具体的传输媒体。

因此物理层要考虑如何用电磁信号表示“1”或“0”；考虑所采用的传输媒体的类型，如双绞线、同轴电缆、光缆等；考虑与物理媒体之间接口，如插头的引脚数目和排列等；考虑每秒发送的比特数目，即数据率。

物理层协议的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

2-2规程与协议有什么区别？解答：用于物理层的协议也常称为物理层规程（procedure）。

其实物理层规程就是物理层协议。

只是在“协议”这个名词出现之前人们就先使用了“规程”这一名词。

2-3物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？解答：（1）机械特性指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。

常见的各种规格的电源接插件都有严格的标准化的规定。

（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种意义。

（4）过程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

典，用户目的系统一般也包括以下两个部分：接收器：接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。

典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。

终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后进行信息输出（例如，把汉字在PC 屏幕上显示出来）。

终点又称为目的站或信宿。

在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。

2-5 请画出数据流1 0 1 0 0 0 1 1的不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形（从高电平开始）。

解答：所求波形图如图所示。

第二章物理层

USB）接口
7
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。

《无线传感器网络与物联网通信技术》教学课件第2章无线传感器网络体系结构 2.2 物理层

根据基带信号类型不同，可将调制分为模拟调制和数字调制。模拟调制可分为幅度调制（Amplitude Modulation，AM）、频率调制（Frequency Modulation，FM）和相位调制（Phase Modulation，PM）。数字调制可分为幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK）、频移键控（Frequency Shift Keying，FSK）和相移键控（Phase Shift Keying，PSK）。
基带窄脉冲形式利用宽度在纳秒、亚纳秒级的基带窄脉冲序列进行通信。一般通过脉冲位置调制（Pulse Position Modulation，PPM）、脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation， PAM）等调制方式携带信息。窄脉冲可以采用多种波形，如高斯波形、升余弦波形等。因为脉冲宽度很窄，占空比较小，所以具有很好的多径信道分辨能力。因为不需要调制载波，所以收发系统结构简单，成本较低且功耗也很低。基于以上特点，目前采用基带窄脉冲的UWB技术已广泛应用于雷达探测、透视、成像等领域。
无线传感器网络与物联网通信技术
2.2 物理层
扩频技术
与常规的窄带通信方式相比，DSSS具有较好的通信性能优势，主要体现在以下3 个方面。
① 抗干扰能力强。输入信息在频谱扩展后形成宽带信号传输，再在接收端通过解扩恢复成窄带信号，由于干扰信号与扩频码不相关，在进行扩频处理后，通过窄带滤波器使得干扰信号进入有用频带内的干扰功率得以降低，从而具有更好的抗干扰、抗噪声、抗多径干扰能力。
无线传感器网络与物联网通信技术
2.2 物理层调制技术
为了满足无线传感器组网最大化数据传输速率和最小化符号率的指标要求，多进制（M-ary）调制机制应用于无线传感器网络。与二进制数字调制不同的是，M-ary调制利用多进制数字基带信号调制载波信号的幅度、频率或相位，可形成相应的多进制幅度调制、多进制频率调制和多进制相位调制。其中，多进制幅度调制可看成开关键控（On-Off Keying，OOK）方式的推广，可获得较高的传输速率，但抗噪声能力和抗衰落能力较差，一般适合恒参或接近恒参的信道；多进制频率调制可看成二进制频率键控方式的推广，其需要占据较宽的频带，信道频率利用率不高，一般适合调制速率较低的应用场所；多进制相位调制利用载波的多种不同相位或相位差来表示数字信息。

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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