CH2-物理层2-2012s
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第 2 章 物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型 2.2.2 有关信道的几个基本概念 2.2.3 信道的极限容量 2.2.4 信道的极限信息传输速率
2.3 物理层下面的传输媒体
2.3.1 导向传输媒体 2.3.2 非导向传输媒体
第 2 章 物理层（续）
机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格； 电气特性：信号的表示方式，脉冲宽度和频率，数据传送速率，最
大传输距离等； 功能特性：接口引（线）脚的功能和作用； 过程特性：信号时序，应答关系，操作过程。
功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理 例：RS-232、RJ45、RJ11、RS-449、V.24、 V.35、
1200 bps， 传输距离 <= 100m， 9600 bps，传输距离 <= 50m, >=19.2 kbps, 传输距离<= 15 m。
（3）RS-232-C功能特性
25芯 引脚号
1 7 2 3 4 5 6 20 8
线的 编号
接口电路名称
AA 屏蔽地
PG
AB 信号地
GND
BA 发送数据
TxD
对应于OSI模型中的物理层。
（1）RS-232-C机械特性
标准的RS-232-C接口使用25针DB连接器（插头/插座）; 可简化为9针和15针两种; 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 或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。
12345 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
RS-232-C (15)
RS-232-C (9)
(2) RS-232-C电气特性
特点：
信号电平使用负逻辑
逻辑‘1’ 用负电平（-5~-15V）表示； 逻辑‘0’ 用正电平（+5~+15V）表示
数据传输率支持100、300、600、1200、 2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K
18 CI 数据信号速率选择(DCE)
24 DA 发送信号码元定时(DTE) TxC
15 DB 接收信号码元定时(DCE) TxC
17 DD 接收信号码元定时(DCE) RxC
14 SBA 备用信道发送数据
16 SBB 备用信道接收数据
19 SCA 备用信道请求发送
13 SCB 备用信道允许发送
12 SCF 备用信道载波检测
BB 接收数据
RxD
CA 请求发送 CB 允许发送
RTS CTS
CC Biblioteka Baidu据设备准备好 DSR
CD 数据终端准备好 DTR
CF 载波检测
CD
DTE --DCE 数据 控制 定 地 时线
——
——
RS-232-C功能特性（conti.)
21 CG 信号质量检查
SQD
23 CH 数据信号速率选择(DTE)
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统
输入 数字比特流 模拟信号 汉字
PC 机 调制解调器
公用电话网
模拟信号 数字比特流 显示 汉字
调制解调器 PC 机
源系统
传输系统
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
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
几个术语
22 CE 呼叫指示器
（4）RS-232-C过程特性
DTE
计
算 DCE
机
A
调制解调器 A
RS-232-C
公用电话网
计
算
机
调制解调器 B
B
RS-232-C
交叉电缆
RS-232-C 除了作为DTE-DCE之间的连接标准外，也可用作 DTE—DTE(如计算机与如计算机，如计算机与显示器，如计 算机与打印机等之间的连接。但连接方式需进行调整。
波特率与比特率
码元（Code cell）：时间轴上一个信号的编码单元。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
T
信号传输速率B -- 每秒传输的码元数，单位为波特，记作 Baud。
计算公式: B=1/T (Baud)
...... ⑴
式中 T为信号码元的宽度，单位为秒．
信号传输速率也称波特率。
(Quadrature Amplitude Modulation)
举例
(r, ) r
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。
几个基本概念，信道复用技术基本工作原理 数字传输系统基本工作原理 宽带接入技术基本工作原理
难点
正确区分并计算信道的极限容量、信道的极限信息传输 速率等；
2.1 物理层的基本概念
…010101…
物理层（physical layer）
任务：在两个具有物理介质相连的接点间传送比特流。 协议(标准)：规定了物理接口的各种特性：
G.703/G.704
RS-232-C是美国电子工业协会(Electrical Industrial Association)于1973年提出的串行通信接口标准；
主要用于数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment，如计算机、终端等设备)与数据电路终 端设备DCE（Data Circuit-terminal Equipment，如 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等)之间 的接口规范；
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用
2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.6.1 xDSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术
重点
物理层的基本功能 信道的极限容量、信道的极限信息传输速率等
数据(data)——运送消息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连
续的。 “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。 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。
数据传输速率R --每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps。
计算公式: R=1/T * log 2 N (bps) ...... ⑵
式中 T为一个码元信号的宽度，单位为秒；
N为对一个码元编码采样的离散值的个数；
log 2 N为每个码元的bit数。
数据传输速率也称比特率。
正交振幅调制 QAM
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型 2.2.2 有关信道的几个基本概念 2.2.3 信道的极限容量 2.2.4 信道的极限信息传输速率
2.3 物理层下面的传输媒体
2.3.1 导向传输媒体 2.3.2 非导向传输媒体
第 2 章 物理层（续）
机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格； 电气特性：信号的表示方式，脉冲宽度和频率，数据传送速率，最
大传输距离等； 功能特性：接口引（线）脚的功能和作用； 过程特性：信号时序，应答关系，操作过程。
功能：建立和拆除物理连接、位流传输、管理 例：RS-232、RJ45、RJ11、RS-449、V.24、 V.35、
1200 bps， 传输距离 <= 100m， 9600 bps，传输距离 <= 50m, >=19.2 kbps, 传输距离<= 15 m。
（3）RS-232-C功能特性
25芯 引脚号
1 7 2 3 4 5 6 20 8
线的 编号
接口电路名称
AA 屏蔽地
PG
AB 信号地
GND
BA 发送数据
TxD
对应于OSI模型中的物理层。
（1）RS-232-C机械特性
标准的RS-232-C接口使用25针DB连接器（插头/插座）; 可简化为9针和15针两种; 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 或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。
12345 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
RS-232-C (15)
RS-232-C (9)
(2) RS-232-C电气特性
特点：
信号电平使用负逻辑
逻辑‘1’ 用负电平（-5~-15V）表示； 逻辑‘0’ 用正电平（+5~+15V）表示
数据传输率支持100、300、600、1200、 2400、4800、9600、19.2K、33.6K、56K
18 CI 数据信号速率选择(DCE)
24 DA 发送信号码元定时(DTE) TxC
15 DB 接收信号码元定时(DCE) TxC
17 DD 接收信号码元定时(DCE) RxC
14 SBA 备用信道发送数据
16 SBB 备用信道接收数据
19 SCA 备用信道请求发送
13 SCB 备用信道允许发送
12 SCF 备用信道载波检测
BB 接收数据
RxD
CA 请求发送 CB 允许发送
RTS CTS
CC Biblioteka Baidu据设备准备好 DSR
CD 数据终端准备好 DTR
CF 载波检测
CD
DTE --DCE 数据 控制 定 地 时线
——
——
RS-232-C功能特性（conti.)
21 CG 信号质量检查
SQD
23 CH 数据信号速率选择(DTE)
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统
输入 数字比特流 模拟信号 汉字
PC 机 调制解调器
公用电话网
模拟信号 数字比特流 显示 汉字
调制解调器 PC 机
源系统
传输系统
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
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
几个术语
22 CE 呼叫指示器
（4）RS-232-C过程特性
DTE
计
算 DCE
机
A
调制解调器 A
RS-232-C
公用电话网
计
算
机
调制解调器 B
B
RS-232-C
交叉电缆
RS-232-C 除了作为DTE-DCE之间的连接标准外，也可用作 DTE—DTE(如计算机与如计算机，如计算机与显示器，如计 算机与打印机等之间的连接。但连接方式需进行调整。
波特率与比特率
码元（Code cell）：时间轴上一个信号的编码单元。
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
信号
t
T
信号传输速率B -- 每秒传输的码元数，单位为波特，记作 Baud。
计算公式: B=1/T (Baud)
...... ⑴
式中 T为信号码元的宽度，单位为秒．
信号传输速率也称波特率。
(Quadrature Amplitude Modulation)
举例
(r, ) r
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。
几个基本概念，信道复用技术基本工作原理 数字传输系统基本工作原理 宽带接入技术基本工作原理
难点
正确区分并计算信道的极限容量、信道的极限信息传输 速率等；
2.1 物理层的基本概念
…010101…
物理层（physical layer）
任务：在两个具有物理介质相连的接点间传送比特流。 协议(标准)：规定了物理接口的各种特性：
G.703/G.704
RS-232-C是美国电子工业协会(Electrical Industrial Association)于1973年提出的串行通信接口标准；
主要用于数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment，如计算机、终端等设备)与数据电路终 端设备DCE（Data Circuit-terminal Equipment，如 调制解调器、中继器、多路复用器、交换机等)之间 的接口规范；
2.4 信道复用技术
2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用 2.4.2 波分复用 2.4.3 码分复用
2.5 数字传输系统 2.6 宽带接入技术
2.6.1 xDSL技术 2.6.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 2.6.3 FTTx 技术
重点
物理层的基本功能 信道的极限容量、信道的极限信息传输速率等
数据(data)——运送消息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连
续的。 “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。 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。
数据传输速率R --每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bps。
计算公式: R=1/T * log 2 N (bps) ...... ⑵
式中 T为一个码元信号的宽度，单位为秒；
N为对一个码元编码采样的离散值的个数；
log 2 N为每个码元的bit数。
数据传输速率也称比特率。
正交振幅调制 QAM