计算机网络技术基础03 物理层概述、数据通信、传输介质
计算机网络物理层
RJ-45接口标准通常用于连接网络设备，如交换机、路由器和计算机等。它支 持数据传输速率高达1Gbps。
IEEE 802.3标准
定义
IEEE 802.3是用于局域网（LAN）的标准，定义了如何在单一网络上进行数据的 传输。
描述
IEEE 802.3标准采用以太网协议，通常用于连接计算机、打印机和服务器等设备 。它支持数据传输速率高达10Gbps。
VS
详细描述
高速物理层技术旨在提高网络传输速度和 性能，以满足不断增长的数据需求。目前 ，研究人员正在探索新的物理层协议和架 构，以实现更高的数据传输速率和更低的 传输延迟。同时，还注重改善网络的可靠 性和可扩展性，以满足不同应用场景的需 求。
无线物理层技术的研究与发展
总结词
无线物理层技术的研究与发展是网络技术领域的另一 个重要趋势。
04
物理层的安全与防护
物理层的安全策略
保护传输线路
确保传输线路的质量和安全性，防止未经授权的 访问和干扰。
加密传输数据
在物理层对传输数据进行加密，以保护数据的机 密性和完整性。
验证传输数据
通过校验和等方式验证传输数据的完整性，防止 数据在传输过程中被篡改。
物理层的防护措施
防火措施
采取有效的防火措施，如使用防火材料、防火门等，以防止火灾 对传输线路和设备造成损害。
无线传输介质
无线电波
01
无线电波是常见的无线传输介质之一，包括长波、中波、短波
等，具有传输距离远、覆盖范围广等特点。
微波
02
微波是一种高频无线传输介质，具有传输速率高、容量大等特
点，广泛应用于卫星通信、长距离通信等领域。
红外线
03
计算机网络+物理层
物内的网络连接。
02
同轴电缆
同轴电缆常用于电视信号和宽带网络的传输。它由一个铜质的中心导体
和包围在其外部的绝缘层组成，可以提供较高的带宽和较好的抗干扰能
力。
03
光纤
光纤是利用光的全反射原理进行信号传输的介质。它由高纯度玻璃或塑
料纤维制成，具有传输速度快、带宽高、抗干扰能力强等优点，常用于
长距离通信和高速网络连接。
集线器概述
集线器是一种网络连接设备，用于将 多个网络节点连接到一个网络中。
集线器功能
集线器的主要功能包括信号整形、放 大和再生等，以实现多个节点的数据 传输。
04
物理层协议与标准
EIA/TIA-232接口标准
一种串行通信接口标准
EIA/TIA-232是电子工业协会和电信工业协会共同制定的串行通信接口标准，用于连接数据终端设备和数据通信设备。它定 义了电压、电流、线缆配置和信号线功能等物理特性，支持点对点通信，常用在Modem、计算机串口连接等场景。
无线传输介质
无线电波
无线电波是无线通信的主要传输介质，包括长波、中波、短波、微波等。它们通过电场和 磁场的交替变化传递信息，具有覆盖范围广、传输速度快等优点，但易受到干扰和窃听。
红外线
红外线传输利用红外线波段进行信号传输，通常用于短距离、私密通信，如遥控器和无线 键盘。红外线传输具有较好的抗干扰能力和安全性，但传输速度相对较慢。
安全巡检与监控
定期进行安全巡检和监控，及时发现和处置 安全威胁。
电磁防护与防雷击保护
电磁屏蔽
采用电磁屏蔽技术，减少网络地保护，降低雷击对网络设备 的威胁。
电源防护
配置电源滤波器和不间断电源，防止电源波 动和雷击对设备的损害。
《数据通信与计算机网络技术》 第3章 物理层
ISDN
LAN Server
Telecommuter/AfterHours, Work-at-Home
BRI 2B+D
BRI/PRI 23B+D 30B+D (Europe)
• High bandwidth
Company Network
• Up to 128 Kbps per basic rate interface
双绞线
3.2 物理层中的传输媒体
(a) Category 3 UTP. (b) Category 5 UTP.
5
双绞线
3.2 物理层中的传输媒体
6
同轴电缆
3.2 物理层中的传输媒体
7
3.2 物理层中的传输媒体
光缆
8
3.2 物理层中的传输媒体
光缆
9
3.2 物理层中的传输媒体
光缆
10
电磁波谱
1
第3章 物理层
主要学习内容 ： 3.1 物理层基本功能 3.2 常用的传输介质 3.3 无线传输 3.4 ISDN及ATM简介 3.5 物理层协议举例
2
3.1 物理层基本功能
3.1 物理层基本概念
机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义 接插及锁紧方式等。
电气特性 指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等范围。
3.3 无线网络
11
3.3 无线网络
无线局域网 PC-PC
12
3.3 无线网络
无线局域网 PC-LAN
13
微波通信
3.3 无线网络
14
卫星通信
3.3 无线网络
15
低轨道卫星通信
3.3 无线网络
计算机网络基础ppt课件
• 应用层：向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远 程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的 接口。TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP 协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。
• 网络层：网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时 ，网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫IP数据报 ，或简称为 数据报。网络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下 来的分组能够交付到目的主机。
TCP/IP四层模型
• 网络接口层：负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧 ，抽出IP数据报，交给IP层。
• 互联网层：负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传 输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去 往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报： 首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头 ，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数 据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。Байду номын сангаас
PPP协议（Point-to-Point Protocol）：用于点对点链路 的数据链路层协议，提供多协 议封装、链路配置、身份认证
等功能。
HDLC协议（High-Level Data Link Control）：面向比特的同 步数据链路控制协议，具有帧 同步、差错控制、流量控制等 功能。
计算机网络_数据通信基础与物理层
模拟的和数字的数据、信号
模拟数据 放大器 调制器
PCM 编码器 模拟信号
模拟数据
数字信号
数字数据
调制器
模拟信号
数字数据
数字 发送器
数字信号
数据通信——发送方将要发送的数据转换成信 号通过物理信道传输到数据接收方的过程，分 为模拟数据通信和数字数据通信。 源点——数据的发送方 终点——数据的接收方 信道——在源点和终点之间建立的一条传输信 号的物理通道
半双工通信
发送 接收 双向通道 接收 发送
信号可以双向进行，但不可同时进行， 一个时间只能有一个方向的传送 例子： 对讲机、计算机—终端
双工通信
发送 接收
双向通道
接收 发送
信号可以同时进行双向发送 例子： 计算机—计算机
3.3.3异步传输与同步传输
异步传输方式
以字符为单位进行传输的，即每个字符都独立传 输，且每一字符的起始时刻可以为任意。每个字符在 传输时都在字符前加上起始位和在字符后加上结束位， 以表示一个字符的开始和结束。
最基本的调制方法：调幅、调频和调相
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变 化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变 化。 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信 号而变化。
对基带数字信号的几种调制方法
基带信号 调幅 0 1 0 0 1 1 1 0 0
调频
调相
3.3.6模拟数据的数字信号编码
串/并与并/串转换
计算机
并/串转换
串行信道
串/并转换
计算机
并行传输
串行传输
并行传输
物理层的组成
物理层的组成物理层是计算机网络中的基础层，它负责传输原始的比特流。
它是网络协议中的第一层，位于数据链路层的下方。
物理层的组成包括传输介质、信号和编码三个方面。
传输介质是物理层的核心组成部分，它是数据传输的媒介。
常见的传输介质有铜缆、光纤和无线电波等。
铜缆是一种常用的传输介质，其主要有双绞线和同轴电缆两种类型。
双绞线由多根细铜线绞合而成，具有良好的抗干扰能力和传输速度。
同轴电缆由内部导体、绝缘层、金属屏蔽层和外部绝缘层组成，适用于长距离传输和高速传输。
光纤是一种以光信号传输数据的传输介质，它由光纤芯、包层和护套组成，具有大带宽、低损耗和抗干扰能力强的特点。
无线电波是一种无线传输介质，通过调制和解调技术将比特流转化为无线电信号进行传输。
信号是物理层的另一个重要组成部分，它是数据在传输介质上的电压或电流的变化。
常见的信号类型有模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，它可以取无限个值。
数字信号是离散的信号，它只能取有限个值。
在数据传输过程中，数字信号通常会经过调制技术将其转化为模拟信号，再经过解调技术将其转化回数字信号。
编码是物理层的第三个组成部分，它将数据转化为比特流进行传输。
常见的编码方式有非归零编码和曼彻斯特编码。
非归零编码将每个比特表示为一段时间内电压的存在或不存在，其中常用的编码方式有不归零不反向编码和不归零反向编码。
曼彻斯特编码将每个比特表示为一段时间内电压的上升或下降，其中常用的编码方式有差分曼彻斯特编码和差分曼彻斯特反向编码。
物理层的组成包括传输介质、信号和编码三个方面。
传输介质是数据传输的媒介，包括铜缆、光纤和无线电波等。
信号是数据在传输介质上的电压或电流的变化，有模拟信号和数字信号两种类型。
编码将数据转化为比特流进行传输，有非归零编码和曼彻斯特编码等方式。
这些组成部分共同构成了物理层，为上层的数据传输提供了基础支持。
2024版《计算机网络基础》完整版课件全书电子教案pdf
通过确认应答、超时重传、流量控制等机制 实现。
26
UDP协议
UDP协议的特点
无连接、不可靠传输、基于数据报。
UDP的适用场景
适用于实时性要求高、可容忍少量丢包的应 用，如音视频通话、实时游戏等。
UDP的报文格式
UDP的传输效率
包括源端口号、目的端口号、长度和校验和 等字段。
由于没有TCP的确认应答等机制，UDP的传 输效率相对较高。
将网络的通信过程划分为小一些、简 单一些的部件，有助于各个部件的开 发、设计和故障排除。
2024/1/29
8
OSI七层模型
物理层
负责传输比特流，提供为建立、 维护和拆除物理链路所需要的机 械的、电气的、功能的和规程的
特性。
2024/1/29
数据链路层
负责将比特组合成字节，再将字节 组合成帧，使用链路层地址（以太 网使用MAC地址）来访问介质， 并进行差错检测。
应用层
为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的 接口。
10
TCP/IP四层模型
对应于OSI的网络层，负责将网 络地址翻译成对应的物理地址， 并决定如何将数据从发送方路由 到接收方。
对应于OSI的会话层、表示层和 应用层三层，为操作系统或网络 应用程序提供访问网络服务的接 口。
2024/1/29
网络接口层 网络层 传输层 应用层
2024/1/29
CIDR技术
无类别域间路由，实现IP地址的聚合和路由 的简化。
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路由选择算法与路由协议
路由选择算法
静态路由选择算法和动态路由选择算 法，根据网络拓扑和流量变化进行路 由选择。
路由协议
RIP、OSPF、BGP等，用于路由器之 间交换路由信息，建立和维护路由表。
03 物理层概述、数据通信、传输介质
22
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
屏蔽双绞线
优点
传输质量较高；电缆尺寸和重量与UTP相当。
缺点
安装不合适有可能引入外界干扰；成本较高。
2、同轴电缆
同轴电缆由两个导体组成，是一个空心圆柱 形网状导体围裹着一个实心导体的结构。
光纤的特点
传输特性：数据传输率可达几千Mb/s，传输 距离达几千米。 连 通 性：普遍用于点到点的链路。 地理范围：6km～8km的距离内不用中继器传 输。 抗干扰性：不受电磁波干扰或噪声影响。 价 格：目前价格较高，但随着技术的改 进会大幅下降。
32
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
无线传输介质
计算机网络技术基础 人民邮电出版社
DTE
DCE
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20 （b）近程连接
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20
1 2 3 4 5 8 7 6 20
（a）远程连接
1 2 3 4 5 8 7 6 20
EIA RS-232-C接口的物理特性
两个DTE通过DCE进行通信的例子
人民邮电出版社
信道容量
2、香农公式 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪 比越大，则信息的极限传输速率就越高。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。 由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以 要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。这就需要采用多 元制（又称多进制）的调制方法。
DTE-A 信号线与控制线 DCE-A 调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境 用户设施
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。
计算机网络技术基础(第2版)段标课后习题答案
计算机网络技术基础(第2版)段标课后习题答案计算机网络技术基础(第2版)段标课后习题答案第一章介绍本章主要介绍了计算机网络的基本概念和发展历程。
计算机网络作为现代信息技术的基石，已经广泛应用于各行各业。
文章将从网络概述、网络分类和网络拓扑结构等方面进行论述。
1.1 计算机网络概述计算机网络是指将多台独立的计算机通过传输线路连接起来，共享资源、信息和服务的系统。
它具有快速高效、方便灵活、可靠安全等特点。
1.2 计算机网络分类计算机网络按照规模和使用范围可以分为广域网、局域网和城域网。
广域网覆盖范围最广，局域网覆盖范围最小，而城域网则介于两者之间。
1.3 计算机网络拓扑结构计算机网络的拓扑结构包括总线型、星型、环型和网状型。
不同的拓扑结构适用于不同的网络规模和传输需求。
第二章物理层本章主要介绍了计算机网络的物理层，包括数据通信基础、物理层设备和传输介质等内容。
物理层是计算机网络的基础，其主要任务是实现比特流从发送端到接收端的可靠传输。
2.1 数据通信基础数据通信包括数据的传输方式、传输的基本单位和信道的分类等内容。
信道分为有线信道和无线信道，有线信道包括双绞线、同轴电缆和光纤等。
2.2 物理层设备物理层设备包括中继器、集线器、网卡和调制解调器等。
中继器用于信号的放大和整形，集线器用于将多个计算机连接到一个局域网上。
2.3 传输介质传输介质是指数据传输的媒介，包括有线传输介质和无线传输介质。
有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤，而无线传输介质包括无线电波和红外线等。
第三章数据链路层本章主要介绍了计算机网络的数据链路层，包括帧的概念、数据链路层的流量控制和差错控制等内容。
数据链路层负责实现可靠的数据传输和共享传输介质。
3.1 帧的概念帧是数据链路层传输的基本单位，它包括起始标志、帧头、帧数据和帧尾等部分。
帧的概念对于数据链路层的传输是非常重要的。
3.2 数据链路层的流量控制数据链路层的流量控制可以通过停止等待协议、滑动窗口协议和选择重传协议等实现。
物理层计算机网络
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率的通信。
数据传输方式
同步传输与异步传输
同步传输方式中，发送方和接收方的时钟信号保持同步，适 用于高速数据传输；异步传输方式中，发送方和接收方的时 钟信号不需要保持同步，适用于低速数据传输。
点对点传输与广播传输
点对点传输是指发送方和接收方之间建立一对一的通信关系 ；广播传输是指发送方发送的数据包能够被多个接收方接收 。
组件
物理层组件包括传输介质（如双绞线 、同轴电缆、光纤等）、连接器和接 口（如RJ-45、BNC、SC等），以及 信号收发器等。
02
传输介质
有线传输介质
双绞线
双绞线是最常见的传输介质之一， 由两根绝缘的铜线相互缠绕而成， 可以有效减少信号干扰。
同轴电缆
同轴电缆常用于电视信号和宽带 网络的传输，由内导体、绝缘层 和外部的金属网组成。
结构复杂，维护和管理难度较大； 成本较高，因为需要大量的线缆 和节点。
05
数据编码与
将二进制数据转换为模拟信号，如曼 彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
模拟信号编码
将模拟信号转换为数字信号，如脉冲 编码调制（PCM）。
基带传输与宽带传输
基带传输适用于短距离、低速率的通 信，而宽带传输适用于长距离、高速
物理层计算机网络
目录
• 物理层概述 • 传输介质 • 网络硬件设备 • 网络拓扑结构 • 数据编码与传输方式
01
物理层概述
物理层的定义和功能
定义
物理层是计算机网络体系结构中的最 底层，负责传输比特流，确保数据传 输的可靠性和有效性。
功能
提供机械、电气、功能和规程特性， 建立、维护和释放物理连接，传输数 据比特流。
数据通信与计算机网络(第二版)课件：物理层
3.1 物理层概述 3.2 传输介质 3.3 物理层协议举例 3.4 ADSL技术
3.1 物理层概述
在物理信道实体之间合理地通过中间系统， 为比特传输所需的物理连接的激活、保持和拆 除提供机械的、电气的功能特性和规程特性的 手段。
特别要指出的是，物理层并不是指连接计算 机的物理设备或具体的传输媒体，而是指在物 理媒体上的为上一层（数据链路层）提供一个 传输原始比特流的物理连接。
无线电 微波 红外线
X 射线
γ射线
可见光 紫外线
3.2.3 无线传输介质
1．无线电波通信 2．微波通信 3．红外通信
3.2 传输介质
3.2.1 传输介质的特性 3.2.2 有线传输介质 1．双绞线 2．同轴电缆 3．光缆 4．有线传输介质的比较 3.2.3 无线传输介质
本章首页
3.3 物理层协议举例
3.4 ADSL技术
3.4.2 ADSL基本原理
ADSL使用普通电话线作为传输介质，虽然 传统的MODEM也是使用电话线传输的，但 它只使用了0～4kHz的低频段，而电话线理 论上有接近2MHz的带宽，ADSL正是使用了 26kHz以后的高频段。经ADSL MODEM编 码后的信号通过电话线传到电话局后再通过 一个信号识别分离器，如果是语音信号就传 到交换机上，如果是数字信号就接入Internet。
3.1 物理层概述
物理层协议主要包括机械、电气、功能和规程4个 特性。
（1）机械特性。定义接口部件的形状、尺寸、规 格、引脚数量和排列顺序等。
（2）电气特性。定义接口部件的信号高低、脉冲 宽度、阻抗匹配、传输速率和传输距离等。
（3）功能特性。定义接口部件的引脚功能、数据 类型和控制方式等。
（4）规程特性。定义接口部件的信号线在建立、 维持、释放物理连接和传输比特流时的时序。
计算机网络物理层
ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。
通常下行数据率在 32 kb/s 到 6.4 Mb/s 之间，而上行数据率在 32 kb/s 到 640 kb/s 之间。
目录
1
计算机网络概述
2
物理层
3
数据链路层
4
网络层
5
运输层
6
应用层
第二章 物理层
❖第一节 物理层的基本概念 ❖第二节 数据通信的基础知识 ❖第三节 传输介质 ❖第四节 信道复用技术 ❖第五节 宽带接入技术
第一节 物理层的基本概念
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。
❖ 网线制作的分类
实验一 网线的制作
❖ 交叉线的连接方法
实验一 网线的制作
❖ 直连线的连接方法
实验一 网线的制作
❖ 交换机之间连接时，网线的选择：
是否 Uplink 端口连 服务器 ，普通 端口连 用户主 机
实验一 网线的制作
❖ 网线制作（六步法）
▪ 1. 剪断 ▪ 2. 剥皮 ▪ 3. 排序 ▪ 4. 剪齐 ▪ 5. 插入 ▪ 6. 压制
第五节 宽带接入技术
❖ DMT 技术
DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多的子信道，其中 25 个子信道用于上 行信道，而 249 个子信道用于下行信道。
物理层（3）物理层传输介质传输设备
物理层（3）物理层传输介质传输设备⼀、传输介质 传输介质是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路，也称为传输媒体，可以分为导向传输介质和⾮导向传输介质两类。
在导向传输介质中，电磁波或光波被导向沿着固体媒体传播，包括双绞线、同轴电缆、光纤等，⽽⾮导向传输介质就是指⾃由空间，传输⽅式包括微波、⽆线电、红外线等。
传输媒体并不是物理层，传输媒体在物理层的下⾯，因为物理层是体系结构的第⼀层，因此有时称传输媒体为0层，在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道传输的信号代表什么意思，但物理层规定了电⽓特性，因此能够识别所传送的⽐特流。
⼆、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起来就构成了双绞线，绞合可减少相邻导线的电磁⼲扰。
为了提⾼双绞线的抗电磁⼲扰能⼒，可以在双绞线的外⾯再加上⾦属丝编织的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线（STP），⽆屏蔽层的双绞线称为⾮屏蔽双绞线（UTP），它们的结构如图： 注：模拟传输和数字传输都可以使⽤双绞线，其通信距离⼀般为⼏到⼗⼏公⾥，距离太长时，对于模拟传输要加放⼤器以便将衰减的信号放⼤到合适的数值，对于数字传输则要加中继器以便将失真的数字信号进⾏整形。
三、同轴电缆 同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、⽹状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层所组成，由于外导体屏蔽层的作⽤，同轴电缆具有很好的抗⼲扰特性，被⼴泛⽤于传输较⾼速率的数据。
如图⽰： 按特性阻抗值的不同，同轴电缆可以分为50Ω同轴电缆和75Ω同轴电缆。
1）50Ω同轴电缆 50Ω同轴电缆主要⽤于在数据通信中传送基带数字信号，⼜称为基带同轴电缆，在局域⽹中得到⼴泛应⽤，⽤这种同轴电缆以10Mbps 的速率可将基带信号传送1km。
在传输基带数字信号时，可以⽤曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码解决信号的同步问题。
2）75Ω同轴电缆 75Ω同轴电缆主要⽤于模拟信号传输，是有线电视系统（CATV）中的标准传输电缆，这种电缆上传送的信号采⽤了频分复⽤的宽带信号，75Ω同轴电缆⼜称为宽带同轴电缆。
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
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传输信道
数据电路 数据链路
数字通信系统的质量指标
一、有效性指标
是衡量系统传输能力的主要指标。 1、码元速率： 每秒钟传输信号码元的数目，单位：波特（B）， 用符号RB表示。码元速率也称为调制速率。 2、信息速率： 每秒钟传输的信息量，单位：比特/秒（bit/s）， 用符号Rb表示。 Rb=RB×I=RBlog2N （bit/s）
DTE
DCE
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20 （b）近程连接
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20
1 2 3 4 5 8 7 6 20
（a）远程连接
1 2 3 4 5 8 7 6 20
EIA RS-232-C接口的物理特性
两个DTE通过DCE进行通信的例子
DTE-A 信号线与控制线 DCE-A 调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境 用户设施
网络
信号线与控制线 DTE-B DCE-B
通信环境
调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境
用户设施
通信设施
EIA规定了插头装在DTE上，插座装在DCE上。
数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成
信息源和输 入转换器 发送 设备 接收 设备 输出转换器 和受信者
信道 噪声
数据通信系统的基本组成
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物理层接口特性
机械特性
机械特性是对连接器（包括插头和插座的形状 和尺寸，插针或插孔的数目及其排列，固定或锁定 装置等）做出详细规定的特性。
电气特性
电气特性规定了DTE/DCE之间多条信号线的 电气连接及有关电路特性，通常包括：发送器和接 收器的电路特性，负载要求，传输速率和连接距离 等。
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物理层接口特性
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物理层接口特性
物理层接口特性规定了DTE与DCE之间标准接 口的机械特性，电气特性，功能特性和规程特性。 DTE（Data Terminal Equipment）数据终端 设备，它是一种具有一定的数据处理能力及转发数 据的设备。 DCE（Data Circuit-Terminating Equipment） 数据电路终接设备。它在DTE和传输线路之间提供 信号调换和保持和释放数据链路的连接。
信道容量
2、香农公式 在有随机噪声（服从高斯分布）干扰的信道 上传输数字信号，信道容量为： C=Wlog2(1+S/N) (b/s) C为信道的极限信息传输速率； W为信道的带宽（以Hz为单位）； S为信道内所传信号的功率； N为信道内部的高斯噪声功率。
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信道容量
2、香农公式 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪 比越大，则信息的极限传输速率就越高。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。 由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以 要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。这就需要采用多 元制（又称多进制）的调制方法。
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常用的物理层标准
EIA RS-232-C的功能特性将25芯连接器 中的20条信号线分为四类：数据线（4条）， 控制线（11条），定时线（3条）和信号地线 （2条），余下5条未定义。 EIA RS-232-C的规程特性描述了在不同 的条件下，各条信号线呈现“接通”或“断 开”状态的顺序和关系。 EIA-232接口标准有两个较大的弱点，即： 数据的传输速率最高为20kbit/s；连接电缆的 最大长度不超过15m。 9
功能ห้องสมุดไป่ตู้性
功能特性主要是对各接口信号线做出确切的功
能定义并确定相互间的操作关系。
规程特性
规程特性规定了DTE/DCE接口各信号线之间的 相互关系，动作顺序以及维护测试操作等内容。
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常用的物理层标准
EIA RS-232-C EIA RS-232-C是美国电子工业协会于 1969年颁布的，目前广泛应用于主机与终 端间的近程连接之中。 EIA RS-232-C的机械特性建议使用25 芯的连接器，并规定了连接器的尺寸及芯针 排列。 EIA RS-232-C的电气特性规定采用单 端发送单端接收，双极性电源供电电路。
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数字通信系统的质量指标
3、功率利用率： 在保证系统传输质量的条件下，系统所需 要的最低归一化信噪比。归一化信噪比是指每 比特信号的能量Eb和噪声单边功率谱密度N0的 比值。
4、频带利用率：
是系统单位频带内所实现的信息传输速率。 n=Rb/B＝RB(log2N)/B (bit/s/HZ)
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数字通信系统的质量指标
计算机网络技术基础
第二章
物理层
物理层概述 数据通信的基本概念 传输介质 重点：基本概念 各协议上规程的工作过程
物理层概述
物理层的功能和作用
物理层的主要功能就是为数据链路层的实体
在具体的物理媒体上提供发送或接收比特流的能 力。 物理层的主要作用在于屏蔽物理设备和传输 媒体特性的差异，使数据链路层不必去考虑物理
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数据传输技术
有线传输介质
设备和传输媒体的具体特性，而只要考虑完成本
层的协议和服务。
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物理层简介
物理层的特性
物理层的协议与具体的物理设备，传输 媒体及通信手段有关。因此，物理层协议只 能将物理层实现的主要功能描述为与传输媒 体接口有关的四个特性：即机械特性、电气 特性、功能特性和规程特性。物理层就是通 过这四个特性的作用，在DTE和DCE之间， 实现了物理通路的连接。
二、可靠性指标
主要用差错率来表示。 1、误码率：
在系统传输的码元总数中发生差错的码元 数所占的比例称误码率。
2、误比特率： 在系统传输中发生差错的比特数占传输总 比特数的比例称误比特率。
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信道容量
信道容量是在给定信道传输差错率趋于零 情况下，信道在单位时间内可能传输的最大信 息量。 1、奈奎斯特定理 在信道具有理想低通矩形特性和无噪声情 况下，信道容量为： C=2W(B)=2Wlog2N (b/s) 奈氏准则的另一种表示方法是：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。 17