20132184计算机网络第三次作业物理层详解
计算机网络的物理层原理
计算机网络的物理层原理计算机网络是当代信息时代的重要组成部分，其一大特点就是远程数据传输和计算机之间的连接，从而完成传输和共享信息的任务。
然而，在计算机网络的基础结构中，物理层起着关键作用。
本文将介绍计算机网络的物理层的原理，包括该层的定义、功能和常见技术。
一、物理层的定义和功能物理层是计算机网络的最底层，它负责将数字数据转换成相应的模拟信号或者将模拟信号转化成数字数据，从而使数据能够在不同的计算机网络之间传输。
物理层的主要功能可归纳如下：1. 数据通信的传输方式。
物理层通过传输介质将数字信号转换成模拟信号，以便在网络中传输和接收数据。
2. 数据在网络中的表示。
物理层对数据进行编解码，将数字信息转换为模拟信号进行传输。
同时，它还将模拟信号解码，将数据还原为数字信息。
3. 网络中传输数据的可靠性。
物理层还负责网络介质的信号放大和损耗控制，以保持信号的质量和稳定性。
二、常见物理层技术常见的物理层技术包括数字通信系统、模拟通信系统、模拟与数字通信系统、以及分组交换等多种技术。
下面将分别介绍这些技术。
1. 数字通信系统数字通信系统是指通过数字化方法传输数据的通信系统。
在数字通信中，数据传输速度和误码率是非常重要的性能指标。
数字通信系统还可以根据数据传输的稳定性和质量，将数字信息分为两类：基带信号和带通信号。
基带信号是指在不经过变换的情况下直接传输数码信号，与此相对的是带通信号，它是由基带信号经过变换后得到的带有一定带宽的信号。
数字通信系统广泛应用于现代的数据传输中，如互联网、数据通信、无线通信等。
2. 模拟通信系统模拟通信系统通常用于传输模拟信号，如音频、视频和图像等。
模拟通信系统的主要性能指标是噪声比和信噪比，其中噪声比是指信号与噪声的比值。
模拟通信系统维护信号的质量和稳定性，使得传输信号更加稳定，不受电磁干扰的影响。
3. 模拟与数字通信系统模拟与数字通信系统综合了数字通信和模拟通信的优点，使得它既可以传输音频、视频和图像等模拟信号，又可以传输数字信号。
计算机网络 物理层
计算机网络物理层在计算机网络的广袤世界中，物理层宛如坚实的基石，为整个网络架构提供了最基础、最底层的支持。
尽管它在日常使用中不太容易被我们直接感知，但它的重要性却无可替代。
物理层的首要任务是定义了网络设备之间进行物理连接的接口标准。
想象一下，各种计算机、服务器、路由器等设备要在网络中协同工作，它们之间必须有一套统一的“语言”来交流，这就是物理层所规定的。
这些接口标准涵盖了插头、插座的形状和尺寸，引脚的数量和排列方式，以及信号的传输方式等诸多细节。
比如说，我们常见的以太网接口，就有特定的形状和引脚定义，以确保不同的以太网设备能够正确连接和通信。
再比如，USB 接口也是一种物理层的接口标准，它规定了插头的外形、内部引脚的功能以及数据传输的电气特性。
物理层还负责在物理介质上传输比特流。
比特流，简单来说，就是由 0 和 1 组成的数据流。
物理介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤，甚至是无线的电磁波。
物理层需要解决如何在这些介质上高效、准确地传输比特流的问题。
以双绞线为例，它通过两根相互缠绕的铜线来传输电信号。
为了减少信号的干扰和衰减，物理层会规定信号的电压大小、频率范围以及编码方式等。
而光纤则是利用光的全反射原理来传输光信号，同样需要物理层来确定光的波长、强度以及调制方式等参数。
在信号传输的过程中，会不可避免地遇到各种干扰和衰减。
物理层需要采取一系列的技术手段来克服这些问题。
比如，通过增加信号的强度来对抗衰减，使用屏蔽技术来减少外界干扰。
此外，物理层还涉及到数据传输的速率。
不同的网络应用对传输速率的要求各不相同，从低速的拨号上网到高速的光纤通信，物理层需要提供相应的支持。
传输速率不仅取决于物理介质的特性，还与信号的编码方式、调制解调技术等密切相关。
编码方式决定了如何将数据转换为适合在物理介质上传输的信号。
常见的编码方式有不归零编码、曼彻斯特编码等。
不归零编码简单直接，但存在同步问题；曼彻斯特编码则通过在每个比特的中间进行跳变，解决了同步问题，但编码效率相对较低。
物理层详解
物理层详解物理层是计算机网络领域中的一个重要概念，它是网络协议中的第一层，主要功能是将数据转换成物理信号进行传输。
本文将详细介绍物理层的定义、功能和组成部分。
一、物理层的定义：物理层是网络协议的第一层，主要负责透明地传输原始数据。
在物理层中，数据被转换成特定的电信号，在网络媒介上传输。
它定义了数据传输的物理规范，包括传输介质、数据编码、数据传输速率等。
二、物理层的功能：1.数据的编码和解码：物理层负责将数字数据转换为模拟信号进行传输，并将接收到的模拟信号转换为数字数据进行解码。
为此，物理层需要定义数据的编码方式，例如常见的8B/10B编码、曼彻斯特编码等。
2.数据的传输：物理层负责将编码过的数据按照预定的方式传输。
它需要定义传输介质的类型和特性，例如有线传输、无线传输和光纤传输等。
传输速率是物理层的另一个重要特性，它决定了数据传输的速度。
3.传输媒介的管理：物理层需要定义传输媒介的类型、长度、宽度等，以便正确地传输数据。
它还负责检测传输媒介上的错误和干扰，并进行纠正或重传。
三、物理层的组成部分：物理层包括以下组成部分：1.传输介质：物理层使用不同类型的传输介质，例如双绞线、同轴电缆、光纤等。
每种介质都有其特定的传输特性和使用限制。
2.传输速率：物理层定义了数据传输的速率，通常以bps（比特每秒）为单位，例如10M bps、100M bps和1G bps等。
3.信号编码：物理层使用不同类型的编码方式将数字数据转换为模拟信号进行传输。
编码方式取决于传输介质的特性和信号需求。
4.传输媒介的处理：物理层需要对传输介质进行预处理，例如放大、整形、调整等，以保证数据在传输过程中的稳定性和正确性。
综上所述，物理层是网络协议中最基本的层次之一。
它负责将原始数据转换为物理信号进行传输，为更高层次的网络协议提供底层的传输支持。
一个高效、可靠的物理层是实现网络快速、稳定传输的关键。
《计算机网络技术》第3章作业的参考答案
《计算机网络技术》课程作业参考答案第3章数据链路层3.1 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别?“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？解析：本题考查的是对数据链路和链路概念的理解，以及相应术语的区别。
答案：（1）数据链路与链路的区别在于数据链路除本身是一条链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输。
因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
(2)“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。
但是，数据传输并不可靠。
在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”。
此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传等功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输。
当数据链路断开连接时，物理连接不一定跟着断开。
3.4 数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）为什么都必须加以解决？答案：数据链路层的三个基本问题（帧定界、透明传输和差错检测）的作用如下：（1）帧定界的作用是使收方能从收到的比特流中准确地区分出一帧的开始和结束都在什么地方。
（2）透明传输指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。
其作用是防止出现帧定界的判断错误。
（3）差错检测的作用是为了保证数据传输的可靠性。
数据链路层的基本功能是将数据帧通过单条通信链路从一个结点“移动”到邻近的结点，从以上帧定界、透明传输和差错检测各自作用的分析来看，它们三者都是数据链路层基本功能实现的基本保障措施。
因此，都必须加以解决。
3.6 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？解析：本题主要考查的是对目前使用最多的数据链路层协议——点对点协议PPP（Point－to—Point Protocol）的主要特点、工作原理以及适用范围这三方面的内容，为进一步更好的使用该协议奠定基础。
什么是计算机网络物理层常见的计算机网络物理层技术有哪些
什么是计算机网络物理层常见的计算机网络物理层技术有哪些计算机网络物理层是计算机网络体系结构中的基础层次，其主要功能是提供各种物理传输介质上的数据传输和接收。
物理层通过电气信号、电磁波、光信号等方式，将数据从发送方传输到接收方，并确保数据的可靠传输。
本文将介绍计算机网络物理层的基本概念以及常见的物理层技术。
一、计算机网络物理层的基本概念计算机网络物理层是计算机网络体系结构中的最底层，它直接与各种物理传输介质进行数据传输和接收。
物理层的主要任务包括编码、调制解调、传输介质选择以及物理连接等。
1. 编码编码是指将数字信号转换为模拟信号或数字信号的过程。
传输的数据在计算机中以二进制形式表示，而大多数物理传输介质是通过模拟信号传输的，因此需要进行编码转换。
常见的编码方式有非归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。
2. 调制解调调制解调是物理层中常见的一项技术，它将数字信号转换为适合传输的模拟信号。
发送方通过调制将数字信号转换为模拟信号，接收方通过解调将模拟信号转换为数字信号。
调制解调的常见方式有频移键控调制（FSK）、相位键控调制（PSK）、振幅键控调制（ASK）等。
3. 传输介质选择传输介质是指计算机网络中用于数据传输的物理媒介，常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。
选择适合的传输介质对于物理层的性能和数据传输速率至关重要。
4. 物理连接物理连接是指将计算机网络中的各个节点通过传输介质进行连接的过程。
物理连接可以通过直接连接、交换机、集线器等实现。
物理连接的稳定性对于数据传输的可靠性和网络性能有着重要的影响。
二、常见的计算机网络物理层技术计算机网络物理层涉及到多种技术，下面将介绍一些常见的物理层技术。
1. 以太网以太网是一种常见的局域网技术，它使用双绞线或光纤作为传输介质，通过载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议进行数据传输。
以太网具有数据传输速率快、成本低廉等特点，广泛应用于局域网和广域网。
计算机网络中的物理层技术简介
计算机网络中的物理层技术简介在计算机网络中，物理层是网络体系结构的第一层，负责将数据转化为电信号在物理媒介上进行传输。
物理层的主要任务是提供透明的传输介质，确保数据能够有效地在发送和接收设备之间传输。
本文将对计算机网络中的物理层技术进行简要介绍。
1. 物理层的作用物理层负责传输bit流，实现数据的传输和接收。
它主要涉及以下方面：a. 媒介传输物理层通过物理媒介来传输数据，如电线、光纤等。
这些媒介具有不同的传输性能和成本特征，比如传输速率、传输距离、抗干扰能力等。
物理层需要根据实际需求选择合适的媒介。
b. 时钟同步数据在物理层进行传输时，需要保持发送和接收设备之间的时钟同步，以确保数据能够顺利地传输和接收。
物理层通过使用特定的时钟同步方法来实现这一功能。
c. 纠错与检测物理层需要处理传输过程中的误码问题，以保证数据传输的可靠性。
常见的纠错和检测技术包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）等。
2. 物理层技术在计算机网络中，物理层使用了各种技术来实现数据的传输和接收。
下面介绍几种常见的物理层技术：a. 传输介质传输介质是数据传输的媒介，包括电线、光纤等。
其中，电线分为双绞线和同轴电缆。
双绞线广泛应用于局域网（LAN）中，而同轴电缆主要用于传输视频信号。
光纤则具有更高的传输速率和抗干扰能力，被广泛应用于广域网（WAN）和高速局域网。
b. 编码技术编码技术用于在物理层将数据转化为电信号，在发送设备和接收设备之间进行传输。
常见的编码技术有非归零制（NRZ）、曼彻斯特编码、4B/5B编码等。
c. 调制技术调制技术将数字信号转化为模拟信号，以便在媒介中进行传输。
调制技术包括频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、振幅键控（ASK）等。
调制技术可以提高信号的传输速率和抗干扰能力。
d. 多路复用技术多路复用技术允许多个信号通过单个传输介质进行传输。
常见的多路复用技术包括时分复用（TDM）、频分复用（FDM）、波分复用（WDM）等。
计算机网络3+物理层
光纤分类
单模光纤SMF（Single Mode Fiber） （直径8μm～10μm） 多模光纤MMF（Multi-Mode Fiber） （通常为50μm或62.5μm） 所谓的“模”是指以一定的角度进入光纤的一束光。
多模光纤指存在多条不 同角度入射的光线在一 条光纤中传输。
输入脉冲
输出脉冲
输入脉冲
1016 1018 1020 1022 1024
不同频率的 电磁波分为 无线、微波 、红外、可 见光、紫外 线、X射线、 γ射线
可见光 紫外线
104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 Hz
双绞线
卫星
同轴电缆
光纤
用于通信的
AM无线电
解决收发双方的时钟频率一致性的问题。基本方法：要求接收端根据发送 端发送数据的时钟频率与比特流的起始时刻，校准自己的时钟频率与接收 数据的起始时刻。
位同步实 现方法
外同步法 内同步法
在发送端发送一路数据信号的同时，另外发送一路同步 时钟信号。接收方根据接收的同步时钟信号来校准时间 基准与时钟频率，实现收发双方的位同步。
无线电波
无线电波（radio wave）是一种全方位传播的电波，其传输方式有两种：
一、直接传播，即电波沿地表面向四周传播
无线电波
发送端 无线电波
接收端
地表面
二、是靠大气层中电离层的反射进行传播—短波通信
大气层中的电离层
利用电离层
发送端
接收端
地表面
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微波—微波接力通信
微波（laser）是一种定向传播的电波，视距传输。
启始位
7个信息位 一个字符
计算机网络的物理层与数据链路层
计算机网络的物理层与数据链路层计算机网络是现代信息技术的核心，它将我们连接在一起，促进了信息的交流和共享。
在计算机网络中，物理层和数据链路层起着至关重要的作用。
本文将介绍计算机网络的物理层和数据链路层，探讨它们的功能和工作原理。
一、物理层物理层是计算机网络的基础层，它负责将数字数据转换为以二进制形式传输的电信号，并将电信号传输到网络的下一跳。
物理层的主要功能包括信号传输、数据编码和物理介质。
1. 信号传输在物理层，数据以电信号的形式传输。
传输过程中要考虑信号的传输速率、传输距离和传输方式。
常用的传输介质包括电缆、光纤和无线信道。
2. 数据编码数据编码是将数字数据转换为以二进制形式表示的电信号。
常见的数据编码方式有非归零编码（NRZ）、归零编码（RZ）和曼彻斯特编码等。
3. 物理介质物理介质是指数据信号传输的媒介，包括导线、光纤和无线信道等。
不同的物理介质有不同的特性和传输能力，选择适合的物理介质能够提高网络的可靠性和性能。
二、数据链路层数据链路层是物理层之上的一层，它负责将物理层传输的数据分割成适合传输的数据帧，并在网络中传输和接收数据帧。
数据链路层的主要功能包括数据的分帧、差错检测和流量控制。
1. 数据分帧数据链路层将数据划分为适当大小的数据帧，每个数据帧包含了源地址、目的地址和数据等信息。
数据分帧可以提高数据的传输效率和可靠性。
2. 差错检测在数据链路层，常用的差错检测技术包括纵向冗余校验（CRC）和循环冗余检测（CRC）等。
这些技术可以检测出数据在传输过程中是否发生了错误，并及时纠正。
3. 流量控制流量控制是数据链路层中的重要功能，它确保发送方和接收方之间的数据传输速度匹配，避免数据的丢失和拥塞。
流量控制可以通过滑动窗口协议和停止等待协议等方式实现。
通过物理层和数据链路层的协同工作，计算机网络能够将数据可靠地传输到目的地。
物理层负责将数字数据转换为电信号，并通过物理介质传输数据。
数据链路层负责将数据分割成数据帧，并进行差错检测和流量控制。
计算机网络物理层与数据链路层
计算机网络物理层与数据链路层计算机网络的发展已经深入到了我们生活的方方面面，它已经成为了信息时代的基石。
而计算机网络的正常运行离不开多个层次的协议和技术的支持。
其中，物理层和数据链路层是计算机网络的基础部分。
本文将介绍计算机网络的物理层和数据链路层的基本原理和作用。
一、物理层物理层是计算机网络中最底层的一层，它主要负责传输比特流，即0和1的二进制数据，在计算机网络中的传输只能通过物理信号来实现。
在物理层中，常用的传输介质有电缆、光纤和无线信号等，它们都有各自的特点和适用范围。
物理层的主要任务是将数据从发送方传输到接收方，并且保证数据在传输过程中不发生错误。
为了实现这一目标，物理层需要完成信号的调制和解调、数据的传输速率的控制、以及传输介质的选择和管理等工作。
在物理层中，常用的调制和解调技术有频移调制（FSK）、相位调制（PSK）和振幅调制（ASK）等。
通过这些技术，可以将数字信号转换成模拟信号，然后再通过传输介质传输给接收方。
此外，物理层还需要确定传输速率，也就是每秒传输的比特数。
常见的传输速率有bps（比特每秒）、Kbps（千比特每秒）、Mbps（兆比特每秒）和Gbps（千兆比特每秒）等。
传输速率的选择需要考虑传输介质的特性和网络需求。
除了调制和解调技术以及传输速率的控制，物理层还需要选择和管理传输介质。
常见的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤和无线信号等。
选择传输介质需要根据网络的需求和要求来决定，同时还需要管理传输介质的连接和拔插。
总之，物理层是计算机网络中最底层的一层，它负责传输比特流，完成数据的调制和解调、传输速率的控制，以及传输介质的选择和管理等工作。
二、数据链路层数据链路层是计算机网络中的第二层，它负责完成物理层传输的比特流的组织，将比特流组织成更大的数据块，也称为帧，在数据链路中传输。
数据链路层的主要任务是将数据从一个节点传输到相邻节点，并且保证传输的可靠性。
为了实现这一目标，数据链路层需要完成数据的划分和封装、差错检测和纠正、流量控制和传输管理等工作。
计算机网络中的数据链路层与物理层
计算机网络中的数据链路层与物理层计算机网络是现代社会不可或缺的基础设施之一。
为了实现计算机之间的数据通信，网络协议被设计和实现，而其中的数据链路层和物理层起着至关重要的作用。
本文将探讨计算机网络中的数据链路层与物理层的工作原理和功能。
一、数据链路层1. 数据链路层的定义与功能数据链路层是OSI(开放式系统互联)模型中的第二层，位于网络层之下。
它负责将网络层传递下来的IP数据包划分成更小的帧，并在物理介质上进行传输。
数据链路层还负责错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
2. 数据链路层的工作原理在数据链路层中，数据帧是最基本的单位。
发送方通过帧封装将数据加上帧头和帧尾的控制信息，形成一个完整的帧。
接收方根据帧头和帧尾的信息进行解封装，将数据提取出来并交给上层协议。
3. 数据链路层的协议常见的数据链路层协议有以太网协议（Ethernet）、无线局域网协议（Wi-Fi）、点对点协议（PPP）等。
以太网协议是最常用的有线局域网协议，它定义了数据帧的格式、传输媒介的接口等规范。
二、物理层1. 物理层的定义与功能物理层是OSI模型中的第一层，负责在计算机和网络之间传输原始的比特流。
它主要关注的是如何在物理介质上传输比特流，并对传输过程中可能出现的信号失真、干扰和噪声进行处理。
2. 物理层的工作原理物理层使用物理连接来传输比特流，包括通过传输介质（如光纤、铜缆等）传输比特，以及通过传输介质的特性（如电压、频率等）表示比特。
物理层的传输速率被称为比特率。
3. 物理层的协议和接口物理层的协议和接口因不同的传输介质而异。
常见的物理层协议有以太网物理层规范、同轴电缆规范、光纤传输规范等。
不同的接口类型包括RJ-45接口、光纤连接器等。
三、数据链路层与物理层的关系数据链路层和物理层密切相关，二者共同协作完成数据在计算机网络中的传输。
数据链路层利用物理层提供的物理连接，将帧数据分割成比特流。
同时，在传输过程中利用物理层提供的检错和纠错机制来保证数据传输的可靠性。
计算机网络第三次作业
《计算机网络》形成性考核册作业3参考答案第五章高速以太网一、填空题1、以太网的核心技术是采用 CSMA/CD 通信控制技术。
2、千兆以太网的PHY层包含了编码/译码、收发器以及媒体三个主要模块。
3、高速以太网的物理层标准有以下四种：100baseTX,100baseFX,100baseT4和100baseT2二、判断题1、将10Base-T以太网升级到100Base-T，应要更换网卡、集线器和相应的软件。
（Ⅹ）。
2、在VLAN中，端口交换方式的特点是隔离广播风暴（√）。
三、简答题1、以太网的主要特点是什么？参考答案：答：以太网（Ethernet）是目前应用最广泛的一类局域网，属于基带总线局域网。
以太网的核心技术是采用CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）通信控制机制。
CSMA/CD是一种算法，主要用于传输及解码格式化的数据包，包括检测结点地址并监控传输错误。
以无源的电缆作为总线来传送数据帧，并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太 (Ether)来命名。
当不涉及到网络的协议细节时，将802.3简称为以太网。
以太网的连接距离有一定限制。
2、FDDI的优点是什么？参考答案：答：FDDI光纤分布式数据接口是一个使用光纤作为传输媒体的令牌环形网。
ISO 国际标准对应为 ISO 9314。
一般划分在城域网MAN的范围。
FDDI的主要特点：（1）使用基于IEEE802.5令牌环标准的令牌传递MAC协议；（2）使用802.5 LLC协议，因而与IEEE 802局域网兼容；（3）利用多模光纤进行传输，并使用有容错能力的双环拓扑；（4）数据率为100Mb/s,光信号码元传输速率为125Mbaud；（5）1000个物理连接(若都是双连接站，则为500个站)；（6）分组长度最大为4500字节。
（7）最大站间距离为2km(使用多模光纤)，环路长度为100km,即光纤总长度为200km，具有动态分配带宽的能力，故能同时提供同步和异步数据服务。
计算机网络(第2版)第3章物理层
人为因素
误操作、恶意攻击等行为可能导致 数据传输错误或中断。
数据丢失或损坏
传输过程中的差错可能导致数据丢失 或损坏，使得接收方无法正确解析数 据。
传输效率降低
差错控制机制需要对数据进行重传 或修复，从而增加了网络传输的延 迟和开销，降低了传输效率。
采用不平衡传输方式，即单端通信， 具有较远的传输距离和较低的通信速 率。
RS-422A接口
RS-485接口
采用平衡传输方式，支持多点通信， 具有较远的传输距离和较高的通信速 率。
采用平衡传输方式，即差分通信，具 有较远的传输距离和较高的通信速率。
电气特性与机械特性
电气特性
规定接口的电压、电流、阻抗等 电气参数，确保信号的可靠传输 。
03
02
传输介质
04
数据通信基础知识
数据通信是计算机网络的基础 ，涉及信号、信道、数据传输 等基本概念。本章介绍了模拟 信号与数字信号、基带信号与 宽带信号等基础知识，以及数 据传输的速率、方式和多路复 用技术。
传输介质是计算机网络中连接各 个设备的物理通路。本章介绍了 双绞线、同轴电缆、光纤和无线 传输介质等不同类型的传输介质 及其特性。
• 无线通信技术：无线通信技术的不断发展和普及，使得人们可以随时随地接入 网络。未来物理层将更加注重无线通信技术的研究和应用，例如5G/6G移动 通信技术、无线局域网技术等。
• 绿色节能技术：随着环保意识的不断提高，绿色节能技术将成为未来物理层发 展的重要方向。例如，研究低功耗的物理层芯片、优化设备的能源管理策略等 。
05
物理层设备与技术应用
中继器与集线器原理及应用
计算网络技术及应用第3章 物理层
（3）码元传输速率R
码元传输速率R又称传码率，是单位时间（每秒）内传 送码元的数目，单位为“波特”(Boud)。
（4）信息传输速率R
信息传输速率R又称传信率，是单位时间（每秒）内传 送信息量，单位为比特/秒（bit/s）。
码元传输速率R和信息传输速率R统称为系统的传输速 率。在二进制码元的传输中，每个码元代表一个比特 的信息量，所以这是码元传输速率R和信息传输速率R 在数值上是相等的，即R= R，只是单位不同。而在多 进制脉冲传输中，码元传输速率R和信息传输速率R不 相等。如在M进制中，每个码元脉冲代表log2M个比特 的信息量。这时传码率和传信率的关系是：R= R log2M（bit/s）
0
其中，C是一个常数，f为基频， 周期T=1/f，a，b分别是n次正弦和 余弦函值。
C 2
T
g(t)dt
T0
S() A sin( / 2) / 2
如果单个矩形脉冲的幅度为A，宽度为τ，在时间 轴两边对称，这样的矩形脉冲通过傅立叶变换， 将时间函数变为频率函数，经推导可得出如下关 系：
3.双极性码
用三电平表示二进制数的码型。常用的双极性码有信 号交替反转码（AMI）、8零替换码（B8ZS）和高密度 双极性3零码（HDB3）。其中，8零替换码（B8ZS） 和高密度双极性3零码（HDB3）均是信号交替反转码 （AMI）的变种，主要解决在数据序列中传输连续的比 特0时，信号的同步问题。
在物理连接的传输方式上一般都是串行 传输传输，即一个一个比特按照时间先 后顺序传输，但是，有时也可以采用多 个比特的并行传输方式，处于经济上的 考虑，远距离传输通常都是串行传输。
3.2数据通信的理论基础
计算机网络教程（谢希仁）第03章物理层
计算机⽹络教程（谢希仁）第03章物理层第3章物理层本章⽬录第3章物理层 (1)3.1 物理层的基本概念 (1)3.1.1 基本概念 (1)3.2 数据通信的基础知识 (2)3.2.1 数据通信系统的模型 (2)3.2.2 有关信道的⼏个基本概念 (3)3.2.3 信道上的最⾼码元传输速率 (3)3.2.4 信道的极限信息传输速率 (5)3.3 物理层下⾯的传输媒体 (5)3.3.1 导向传输媒体 (6)3.3.2 ⾮导向传输媒体 (9)3.4 模拟传输与数字传输 (10)3.4.1 模拟传输系统 (10)3.4.2 调制解调器 (11)3.4.3 数字传输系统 (13)3.5 信道复⽤技术 (15)3.5.1 频分复⽤、时分复⽤和统计时分复⽤ (15)3.5.2 波分复⽤ (16)3.5.3 码分复⽤ (16)3.6 同步光纤⽹SONET和同步数字系列SDH (17)3.7 物理层标准举例：EIA-232-E接⼝标准 (18)3.8 宽带接⼊技术 (19)3.8.1 xDSL技术 (19)3.8.2 光纤同轴混合⽹（HFC⽹） (19)3.8.3 FTTx技术 (19)3.1物理层的基本概念3.1.1基本概念1.⽤于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)2.可以将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：1)常⽤特性(1)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。
(2)电⽓特性：指明在接⼝电缆的各条线上电压的范围。
(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)规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
2)传输⽅式转换(1)串⾏-并⾏传输⽅式转换：在物理连接上的传输⽅式⼀般都是串⾏传输，即⼀个⽐特接⼀个⽐特地按照时间顺序传输。
但是，有时也可以采⽤多个⽐特的并⾏传输⽅式。
3.2数据通信的基础知识3.2.1数据通信系统的模型1.实例分析（参见图3-1_P35）1)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。
计算机网络中的网络物理层设计
计算机网络中的网络物理层设计计算机网络是指将地理位置不同的设备通过通信链路连接起来，实现跨地域的数据传输和通信。
而其中的网络物理层设计，是指设计和实现网络硬件设备和传输介质的相关技术和规范。
网络物理层设计对于整个计算机网络的性能和稳定性起着关键作用。
本文将从网络物理层的作用、设计原则和关键技术等方面，探讨计算机网络中的网络物理层设计。
一、网络物理层的作用网络物理层是计算机网络的基础层次，承担着将数据从一台计算机传输到另一台计算机的任务。
其作用主要体现在以下几个方面：1. 实现数据信号的传输：网络物理层通过电子信号、光信号等方式将数据从发送方传输到接收方，完成数据的物理传输。
2. 提供传输介质和传输设备：网络物理层提供了各种传输介质（如电缆、光纤等）和传输设备（如交换机、路由器等），用于实现数据的传输和交换。
3. 实现数据的编码和解码：网络物理层负责对数据进行编码和解码，确保数据能够正确地传输和接收。
4. 处理传输错误：网络物理层能够检测和纠正数据传输过程中可能出现的错误，提高数据传输的可靠性。
二、网络物理层设计的原则在进行网络物理层设计时，需要考虑以下原则和要求：1. 可靠性：网络物理层设计应确保数据的可靠传输，减少传输错误和丢失。
2. 效率：网络物理层设计应提高数据传输的效率，减少传输延迟和拥堵。
3. 灵活性：网络物理层设计应具备一定的灵活性，能够适应不同网络拓扑结构和传输介质的需求。
4. 可扩展性：网络物理层设计应考虑到网络的可扩展性，能够方便地扩展和添加新的设备和介质。
5. 安全性：网络物理层设计应考虑数据传输的安全性，采用加密等方式保护数据的机密性和完整性。
三、网络物理层设计的关键技术在进行网络物理层设计时，需要借助一些关键技术来实现设计要求。
以下是一些常见的网络物理层设计关键技术：1. 传输介质选择：根据实际需求选择适合的传输介质，如铜缆、光纤等。
不同的传输介质有不同的传输速率和传输距离特性。
计算机网络物理层介绍
无线接入点：用于连 接无线设备，提供无
线网络接入
交换机：用于连接多 个设备，提供高速数
据交换
调制解调器：用于将 数字信号转换为模拟 信号，实现数据传输
路由器：用于连接多 个网络，提供网络间
数据转发
网线、光纤等传输介 质：用于连接设备，
提供数据传输通道
物理层的传输介质
有线传输介质
双绞线：最常用的有线传输介质，成本低，
计算机网络物理层介绍
演讲人
物理层的概念
物理层的传输技 术
物理层的传输介 质
物理层的标准与 协议
物理层的概念
物理层的作用
传输比特流：将数据转换为比特流，以便在 物理介质上传输
接口标准：定义物理接口的标准，以便不同 设备之间可以互连
传输介质：提供传输介质，如双绞线、同轴 电缆、光纤等
信号处理：对信号进行编码、解码、放大、 整形等处理，以便在物理介质上传输
如遥控器等
卫星通信：通过卫 星进行数据传输，
如卫星电话等
激光：通过激光进 行数据传输，如Li-
Fi等
传输介质的选择
双绞线：适用 于短距离、高 速率传输，抗 干扰能力强
无线电波：适 用于短距离、 低速率传输， 抗干扰能力弱
同轴电缆：适 用于长距离、 低速率传输， 抗干扰能力弱
红外线：适用 于短距离、低 速率传输，抗 干扰能力弱
传输速率与带宽
传输速率：数据 传输的速度，单
位为比特/秒 （bps）
带宽：数据传输 的容量，单位为 比特/秒（bps）
传输速率与带宽 的关系：传输速 率等于带宽乘以
时间
传输速率与带宽 的影响因素：传 输介质、传输距 离、传输协议等
物理层的标准与协议
《计算机网络(第三版)》(谢希仁)答案
《计算机网络(第三版)》(谢希仁)答案计算机网络(第三版) 是由谢希仁所著的一本计算机网络教材，本文将对该书的答案进行一些讨论和总结。
第一章：绪论本章主要介绍了计算机网络的基本概念和发展历史。
计算机网络是指将分散在不同地域的计算机系统通过通信线路相互连接起来，共享资源和信息。
计算机网络的发展经历了从主机到服务器、从点对点到多点对点的演变过程。
第二章：物理层物理层是计算机网络的第一层，它负责传输比特流，将比特流转换为电信号。
物理层的主要任务包括信号调制与解调、传输介质、传输介质的传输特性等等。
例如，调制解调器(Modem)的作用就是将数字信号转换为模拟信号，以便在电话线路上传输数据。
第三章：数据链路层数据链路层负责将比特流划分为数据帧，并通过物理链路传输。
数据链路层的主要任务包括帧的封装与解封装、差错检测与纠正、流量控制和链路管理等。
以太网就是一种常见的数据链路层协议，它采用CSMA/CD（载波侦听多点接入/碰撞检测）来协调多个主机的数据传输。
第四章：网络层网络层是计算机网络的核心，它负责实现不同网络之间的数据传输。
网络层的主要任务包括路由选择、拥塞控制、逻辑地址的分配和分组的传输等。
IP（Internet Protocol）是一种常见的网络层协议，它通过IP 地址将数据包送达目标主机。
第五章：传输层传输层负责在网络之间的两个主机之间建立并管理数据传输。
传输层的主要任务包括端口号的分配、连接管理、可靠数据传输和流量控制等。
常见的传输层协议有TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol），TCP提供可靠的数据传输，而UDP提供不可靠的数据传输。
第六章：应用层应用层是计算机网络的最高层，它负责在用户和网络之间为用户提供各种应用服务。
应用层的主要任务包括应用协议的定义和实现、文件传输、电子邮件、万维网（WWW）和域名系统（DNS）等。
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20132184 朱彦荣软件工程2计算机网络作业CH3 物理层一、填空题1) 信号变换方法分别编码与调制，其中，用数字信号承载数字或模拟数据叫编码。
用模拟信号承载数字或模拟数据叫调制。
数字信号实现模拟传输时，数字信号变成音频信号的过程称为调制，音频信号变成数字信号的过程称为解调。
2)正弦波是基本的连续信号。
一般可以用三个参数描述：__振幅__、__相位__和频率。
相应地，调制的基本方法有调幅、调相、调频。
3)PCM 的三个步骤是：____采样_____、___量化______、___编码____。
4)物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，包括：机械、电气、功能和过程。
5）综合布线系统分为建筑群___、_____垂直干线___、______水平__、__工作区、管理（或配线间）、设备间_六个子系统。
6）多路复用技术的几种形式：时分、频分、波分、码分。
7）在网络传输过程中，每经过一跳均会产生下列四个时延：处理时间、排队时间、发送时间、传播时延。
8）存储转发交换包括___报文交换____和____分组交换___。
9）常用的导向型传输介质有双绞线电缆(twisted paircable)、同轴电缆(coaxial) 、光纤电缆。
同轴电缆分为__基带同轴电缆____和__宽带同轴电缆。
10）常见的网络拓扑结构有总线型、环型、星型、网状。
11）通信控制规程可分为两大类，即面向___字符_型和面向比特型。
在因特网拨号上网协议中，SLIP 属于串行线路网际协议协议，PPP 属于点对点协议簇协议。
12） E1 采用的多路复用技术是时分多路复用（或TDM），它的数据速率是2.048 Mbps。
13）一个信道的频率范围是 300MHz~300GHz，该信道的带宽是299700 MHz 。
14）有噪声信道的信道容量定理香浓定理，该定理的计算公式是C=Blog2(1+S/N) .15）T1 速率为__1.544Mbps ____；E1 速率为___2.048 Mbps ___。
16) 在双绞线中，UTP 表示___非屏蔽双绞线_；STP 表示__屏蔽双绞线___。
二、单项选择题（在四个备选答案中，选出一个正确的答案，并将其号码填在题干的括号内。
）1) T1的速率为（ 3 ）（1）56 Kbps （2）96 Kbps（3） 1.544Mbps （4） 2.048 Mbps2) E1速率为（ 4 ）（1）56 Kbps （2）96 Kbps（3） 1.544Mbps （4） 2.048 Mbps3）（ B ）通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（也不能同时接收）。
这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。
A. 单工通信B. 半双工通信C. 全双工通信D. 以上都不是4)物理层的4个特性中，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的是（ A）。
A. 机械特性B. 电气特性C. 功能特性D. 规程特性5) 将模拟数据转换为数字信号的过程，称为（ B ）。
A. 调制B. 解调C. 转换D. 以上都不是6) 在链路上产生的时延是（ C ）A.发送时延B.排队时延C.传播时延D.处理时延7) X.25 网络是一种（ C ），X.25 对于 OSI 的（ C ）层A.信元交换网，2 层B.电路交换网，1 层C.通信子网，3 层D.资源子网，4 层8)两台计算机通过电话线路通信时必须的设备是（ A ）A.调制解调器B.网卡C.中继器D.集线器9) 在串口通信中，DTE 指的是（ C ），DCE指的是（ A ）A.调制解调器B.电缆C.计算机D.串口10) 物理层的主要职责是（ B ）A.报文传输B.比特传输C.信号变换D.差错控制11) （ B ）通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（也不能同时接收）。
这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。
A. 单工通信B. 半双工通信C. 全双工通信D. 以上都不是三、判断正误（正确打√，错误打╳）1) 通过改进编码技术，可以无限提高数据传输速率。
（ X ）2) 单模光纤比多模光纤细，所以传输速率低。
（ X ）3) 同轴电缆既可用于计算机通信，又可用于传输有线电视信号。
（√）4) 光纤通信采用的多路复用技术叫做 WDM。
（√）5) 传输速率单位“bps”代表 BAUD PER SECOND。
（ X ）6) 理想信道的最高速率由香浓定理决定。
（ X ）四、简答及计算题1．解释以下名词：基带传输；宽带传输；带宽；多路复用技术；调制；编码。
答：基带传输:不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。
宽带传输:调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调。
带宽:在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
多路复用技术:设备或机构，从多个信号源接受数据，然后通过共享信道发送出去。
调制:用模拟信号承载数字或模拟数据编码:用数字信号承载数字或模拟数据2.以数字方式传输电话信号（如 IP 电话）时，使用何种调制方式？要经历哪些处理步骤？为什么一条 8 位编码的语音线路 PCM 信号速率是 64Kbps。
答： PCM（脉冲编码调制）。
采样、量化、编码。
因为：语音的频率范围是4KHZ，根据Nyquist定理，采样频率最高只需8KHz；8位编码，所以PCM信号速率为：8*8=64 Kbps3.数字信号在模拟信道上传输时，要进行何种处理？有哪几种调制方式？答：D/A调制（调制解调）主要有三种调制方式：调幅、调频、调相4.理想信道的最大速率由什么计算？实际信道的最高速率由什么计算？答：理想信道的最大速率：Nyquist定理。
实际信道的最高速率：香农定理5.电视频道的带宽是 6MHz，若使用 4 级数字信号，每秒能发送多少比特。
（不考虑信道噪音）解：因为不考虑信道噪音，因此使用Nyquist定理最大数据传输速率（bps）=2Hlog2V=2*6M*log24=24Mbps6.一个用于发送二进制信号的 3KHz 信道，其信躁比为 20dB，最大的信道传输速率是多少？解：10lg(S/N)=20；则S/N=100由Shannon公式最大数据传输速率=Hlog2(1+S/N)=3K*log2(1+100)≈19.98Kbps根据Nyquist定理最大数据传输速率=2Hlog2V=2*3K*log2 2=6Kbps最大数据传输速率由Nyquist定理决定，故为6Kbps7.T1 载波的速率为 1.544Mbps，在 50KHZ 的线路上发送 T1 信号，需要多大的信躁比？解：由Shannon公式最大数据传输速率=Hlog2(1+S/N)=50K*log2(1+S/N)=1.544*310Kbps S/N≈312-1 ；因此信噪比为：10lg(S/N) ≈93dB8．信道传播时延、报文发送时间、处理时延和排队时延各自的含意是什么？信道传播时延：d/s d:距离，s:介质中信号传播速度(≈0.7c)报文发送时间：数据长度/发送速率处理时延：节点对数据包进行处理所需的时间排队时延：数据在节点等待转发的延迟时间9. 设需在两台计算机间经两个中间节点传送100兆字节的文件，假定：(A)各跳的通信线路的通信速率皆为8Kbps；(B)不考虑中间节点存储转发等处理时间和排队时间；(C)每一段线路的传播时延均为10ms试计算采用甲、乙两种方案传送此文件所需时间。
其中：方案甲:将整个文件逐级存储转发。
方案乙: 将文件分为 1000 字节长的幀再进行逐级存储转发，假定幀头和幀尾的开销各为 10字节。
假定分组之间连续发送，连续到达中间节点。
答：两台计算机之间的路径共有3跳，因此：方案甲传送此文件所需时间：每一段线路的报文发送时间为：（100×610）＝10×8）/（8×3 100000s每一段线路的传播时延为：10ms＝10×-310s总时间为：（10×-310＋100000）×3＝300000.03s方案乙传送此文件所需时间：文件一共分为100×610/1000＝510（个）帧1个帧长为1020字节，节点发送1个帧的时间为： 1020×8/(8×1000)＝1.02s 传送1个帧所需时间： (1.02+0.01)×3=3.09s 传送所有帧所需时间：3.09＋1.02×（510-1）=102002.07s10．如果声音数据限于 4000Hz 以下的频率，那么每秒采样多少次可满足完整地表示声音信号的特征？如果使用 7 位二进制编码表示采样，允许有多少个量化级?这种情况下数据传输率是多少? 解:由奈氏定理可得：最大数据传输速率=2Hlog2V=2*4000Hz*2log 2=8000Hz 允许72=128个量化级。
数据传输率：2Hlog2V=2*4000Hz*7log 2=56000bps 。
11.物理层的接口有哪几个方面的特性？各包含些什么内容？ 答：物理层的四个重要特性机械特性 (mechanical characteristics) 电气特性 (electrical characteristics) 功能特性 (functional characteristics) 规程特性 (procedural characteristics)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。
电气特性：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。
功能特性：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。
12．有 600 MB（兆字节）的数据，需要从南京传送到北京。
一种方法是将数据写到磁盘上，然后托人乘火车（需 10 小时）将这些磁盘捎去。
另一种方法是用计算机通过长途电话线（设信息传送的速率是 24 k b／s）传送此数据。
试比较这两种方法的优劣。
若信息传送速率为 1M b／s，其结果又如何？答：磁盘传送的速率=600*610bps10*8 比特/ 10*60*60 秒 =4/3 *5该速率快于24 k b／s，但慢于1M b／s13．波特（Baud）和比特∕秒（b∕s）两单位所表示的是什么量，它们之间有什么关系。
答：波特（Baud）率：表示单位时间内传送的信号波形数。
比特率：单位时间内传送的比特数。
Ｓ＝Ｂlog2ＮＳ－信息速率 bps (比特率）Ｂ－波形（电信号）速率 Baud （波特率）Ｎ－波形的状态数举例说明：如果在数字传输过程中，用0V表示数字0,5V表示数字1，那么每个码元有两种状态0和1. 每个码元代表一个二进制数字。