数据通信基础与物理层.ppt
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计算机网络ppt课件
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有 直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分 量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制 (modulation)。
9
2.2.2 有关信道的几个基本概念
调制分为两大类：
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够 与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。 把这种过程称为编码 (coding)。
带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号 的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号， 这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频 率范围内能够通过信道） 。
带通信号 ：经过载波调制后的信号。
10
(1) 常用编码方式
比特流 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 不归零制
数据通信系统
输入 汉字
数字比特流 模拟信号
PC
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
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
(数字的或
息
据
模拟的)
接收器Leabharlann 终点接收输输
的信号
出
出
(数字的或
数
信
模拟的)
据
息
数据通信系统的模型
6
常用术语
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。 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的
12
(1) 常用编码方式
从信号波形中可以看出，曼彻斯特编码和差分 曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。
9
2.2.2 有关信道的几个基本概念
调制分为两大类：
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够 与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。 把这种过程称为编码 (coding)。
带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号 的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号， 这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频 率范围内能够通过信道） 。
带通信号 ：经过载波调制后的信号。
10
(1) 常用编码方式
比特流 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 不归零制
数据通信系统
输入 汉字
数字比特流 模拟信号
PC
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
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
(数字的或
息
据
模拟的)
接收器Leabharlann 终点接收输输
的信号
出
出
(数字的或
数
信
模拟的)
据
息
数据通信系统的模型
6
常用术语
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。 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的
12
(1) 常用编码方式
从信号波形中可以看出，曼彻斯特编码和差分 曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。
数据通信基础与物理层及模型分析
聚氯乙烯套层
绝缘层
铜线
➢ 三类UTP
100Ω, 100m,10Mbps，用于10BASE-T以太网。
➢ 五类UTP（目前常用）
100Ω, 100m,100Mbps，用于100BASE-T以太网。
➢ 超五类UTP
100Ω, 80m,1000Mbps，用于千兆以太网。
➢ 六类UTP
100Ω, 100m,1000Mbps，用于千兆以太网。
v
v
t 模拟信号
数字信号
模拟通信：利用模拟信号来传输数据。 数字通信：通过数字信号来传输数据。
t
5
3.1 数据通信基础
数字通信的优点
抗干扰能力强。 适合远距离传输。 有利于安全性。 适合多媒体信息传输。
3.1.3 信号带宽
信号带宽: 信号能量所集中的频率范围（频谱）。 例 如 : 语 音 信 号 占 用 的 频 率 谱 为 300-3400Hz, 那 么 带 宽 为 3400-
3.1.1通信系统模型
3.2.1 物 理 层 协 议 在 通
3.1.2 模拟通信与数字通信 信系统中的地位
3.1.3 信号带宽
3.2.2 四类物理层协议
3.1.4 信道
3.3 物理层协议举例
3.1.5 物理传输媒体
3.1.6 数字信号的编码
3.1.7 数字调制技术
3.1.8 模拟信号的脉码调制
解：（１）由奈奎斯特定理：
C=2H log2L =2×4000log28=24000 （bps）
8
3.1 数据通信基础
（2）由香农定理：
C = H log2(1+S/N) =4000log2（1+1023） = 40000bps
计算机网络课件第2章 物理层与数据通信基础
– 传统的电话通信系统。
• 数字传输系统
– 数字传输信号，只要它
代表了0和1的相互变化模式的数据就可以采 用数字传输。
– 2020/10/14 转发器（再生器）中继信号。
24
2.3.2 数字调制技术
• 调制就是进行波形变换。或者更严格些，是进行频谱变换 ，将基带数字信号的频谱变换成为适合于在模拟信道中传 输的频谱。
话信号。 2020/10/14
10.8
11.2
9.5
125 250 375 500 625 750 875 1000
时间/μs
27
2.3.3 脉码调制(3/3)
2、量化
–量化就是将采样点处测得的信号幅值分级取 整。
–先将模拟信号的最大可能幅值等分为若干级( 通常为2n级)，而后测量得到的幅值按此分级 舍入取整，得到一个正整数。如，模拟信号的 最大幅值的上确界为256，可将其分为128级， 则幅值在[0，2）中量化为O；幅值在[2，4） 中量化为l；……；幅值在[254，256）中量化 为127等。
– 光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝， 主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤
芯很细，其直径只有8 ~ 100 m。正是这个 纤芯用来传导光波。
• 光纤的分类：
– 单模光纤 – 多模光纤
2020/10/14
17
2.2.3 光纤(2/3)
• 单模光纤和多模光纤的比较
2020/10/14
18
2.2.3 光纤(3/3)
20
2.2.4 无线传输媒体
• 微波接力通信缺点：
– 相邻站之间必须直视，不能有障碍物，有时 一个天线发射出的信号也会分成几条略有差 别的路径到达接收天线，因而造成失真。
数通基础知识介绍ppt课件
10
常见的物理层接口
1000M以太网接口
1000Base-T 物理介质采用5类以上双绞线，网段长度最 多100米
1000Base-F 物理介质采用单模光纤，网段长度最多10 公里 物理介质采用多模光纤，网段长度最多500 米
29.02.2020
11
设备连接方式
主机 路由器 交换机普通口 交换机级连口 交换机光口
[a]sysname fangcun2009 交换机命名 [fangcun2009]vlan 201 配置管理VLAN [fangcun2009-Vlanif201]ip address 10.200.0.8
255.255.255.0 配置接口的IP地址
29.02.2020
31
交换机的日常操作
交换机的实例配置及日常维护
主机数计算举例
29.02.2020
24
IP地址的分类和子网划分
子网数计算举例
29.02.2020
25
IP地址的分类和子网划分
子网规划举例
29.02.2020
26
VLAN原理及配置
VLAN（Virtual Local Area Network） 将局域网内的设备逻辑地划分段
VLAN标准IEEE 802.1Q 虚拟桥接局域网标准，定义了同一物理链路 上承载多个子网数据流的方法。
数通基础的简介
29.02.2020
1
数据通信的结构
总线型结构
优点是电缆长度短，布线容易，便于扩充；缺点主要是总线中任一处发生故障将导致整个 网络的瘫痪，且故障诊断困难。
29.02.2020
2
数据通信的结构
环型拓扑结构
优点是网络路径选择和网络组建简单；缺点主要环路是封闭的，不便于扩充 。
计算机网络基础(数据通信基础)课件
计算机网络基础(数据通信 基础)课件
• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型， 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击，同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备， 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能，以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式，支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点，被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准，用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输，包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路，确保 数据的可靠传输。
• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型， 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击，同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备， 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能，以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式，支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点，被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准，用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输，包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路，确保 数据的可靠传输。
2.1数据通信的基础知识
❖ 编码：将数字数据转换成数字信号的过程。 ❖ 解码：将数字信号还原(huán yuán)为数字数据的过
程。 ❖ 调制：将数字数据转换成模拟信号。 ❖ 解调：将调制后的模拟信号还原为数字数据
的过程。
第十页，共五十七页。
常用 编码方法 (chánɡ yònɡ)
❖ 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0 ❖ 不归零制：正电平代表1，负电平代表0
❖ 实现(shíxiàn)收发之间的同步技术是数据传输中的关键技术 之一，通常使用的同步技术有两种：
异步方式 同步方式
第二十八页，共五十七页。
异步传输方式
❖ 在异步传输方式中，每传送1个字符（7位或8位）都要在每个字 符码前加1个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验 码后面(hòu mian)加1或2个停止位，表示字符结束。接收方根据起始 位和停止位来判断一个新字符的开始。从而起到通信双方的同步 作用。
量越多，那么(nà me)就可以用更高的速率传送码元而不 出现码间串扰。
第十八页，共五十七页。
理想(lǐxiǎng)低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想(lǐxiǎng)低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
❖ 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。
❖ 曼彻斯特编码：位周期中心的上跳变表示0，下跳 变表示1
❖ 差分曼彻斯特编码：位的开始边界有跳变上跳 变表示0，无跳变表示1
❖ 曼彻斯特编码产生的信号频率(pínlǜ)比不归零制高， 但曼彻斯特编码有自同步能力。
第十一页，共五十七页。
数据
0
1
00101 Nhomakorabea1
程。 ❖ 调制：将数字数据转换成模拟信号。 ❖ 解调：将调制后的模拟信号还原为数字数据
的过程。
第十页，共五十七页。
常用 编码方法 (chánɡ yònɡ)
❖ 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0 ❖ 不归零制：正电平代表1，负电平代表0
❖ 实现(shíxiàn)收发之间的同步技术是数据传输中的关键技术 之一，通常使用的同步技术有两种：
异步方式 同步方式
第二十八页，共五十七页。
异步传输方式
❖ 在异步传输方式中，每传送1个字符（7位或8位）都要在每个字 符码前加1个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验 码后面(hòu mian)加1或2个停止位，表示字符结束。接收方根据起始 位和停止位来判断一个新字符的开始。从而起到通信双方的同步 作用。
量越多，那么(nà me)就可以用更高的速率传送码元而不 出现码间串扰。
第十八页，共五十七页。
理想(lǐxiǎng)低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想(lǐxiǎng)低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
❖ 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。
❖ 曼彻斯特编码：位周期中心的上跳变表示0，下跳 变表示1
❖ 差分曼彻斯特编码：位的开始边界有跳变上跳 变表示0，无跳变表示1
❖ 曼彻斯特编码产生的信号频率(pínlǜ)比不归零制高， 但曼彻斯特编码有自同步能力。
第十一页，共五十七页。
数据
0
1
00101 Nhomakorabea1
数据通信与计算机网络(第二版)课件：物理层
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。
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。
2-物理层
时间 • 极性编码：使用两种电压电平（正值和负值 ）。其 中常见的有四种：不归零编码、归零编码、曼彻斯 特编码、差分曼彻斯特编码。
2.4 调制
2.4.3编码
编码方法 • 极性编码 − 不归零编码：不归零电平编码、不归零反相编码 振幅 0 1 0 0 1 1 1
0 不归零电平NRZ-L
时间
不归零反相NRZ-I
上限值。
C 2W
2.1 数据通信基础
2.1.3通信系统的主要性能指标
数据传输速率 • 影响信道上的传输速率的两个因素 − 信噪比
»定义：信号的平均功率和噪声的平均功率之
比，记为S/N。
信噪比(dB)=10log10 (S / N )
2.1 数据通信基础
2.1.3通信系统的主要性能指标
• 模拟数据：比如人类的声音
信号：数据的电气或电磁的表现 • 模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的，即连续信 号 • 数字信号：代表消息的参数的取值是离散的，即离散信
号
2.1 数据通信基础
2.1.1基本概念
码元：代表不同离散数值的基本波形 波特：模拟线路信号的速率，以波形每秒的振荡数来 衡量
纤中传输
输入脉冲
输出脉冲
2.2 物理层概述
2.2.2传输介质
导向传输媒体 • 光缆
输入脉冲
− 单模光纤:光以单一路径通过这种光纤
输出脉冲
2.2 物理层概述
2.2.2传输介质
导向传输媒体 • 同轴电缆 绝缘保 护套层
外导体 屏蔽层
绝缘层 内导体
2.2 物理层概述
2.2.2传输介质
2.4 调制
基带信号
调幅
0
计算机网络chap.ppt
(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。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
通常所说的100兆的以太网其信息传输速率就 是100M/s，这里包括传输的净荷以及为控制 传输所附加的信息。
码元传输速率
码元：一个离散信号（电压）状态或信号事件 码元传输速率B（信号速率、调制速率）
定义：每秒传输的码元数 单位：波特（Baud)
信道的最高码元传输速率
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时 会产生各种失真以及带来多种干扰。
若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输 速率为 M n b/s。
码元 VS 比特
码元传输速率B（信号速率、调制速率）
定义：每秒传输的码元数 单位：波特（Baud)
信息传输速率S（数据传输速率）
定义：每秒传输的比特数 单位：比特/秒（bps、b/s、bit/s）
扰问题，使接收方无法识别。 信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频
分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元 而不出现码间串扰。 实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显 地低于奈氏准则给出的上限数值。
要注意
信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输 速率“波特”在数量上却有一定的关系。
若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比 特/秒”和“波特”在数值上相等。
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。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
通常所说的100兆的以太网其信息传输速率就 是100M/s，这里包括传输的净荷以及为控制 传输所附加的信息。
码元传输速率
码元：一个离散信号（电压）状态或信号事件 码元传输速率B（信号速率、调制速率）
定义：每秒传输的码元数 单位：波特（Baud)
信道的最高码元传输速率
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时 会产生各种失真以及带来多种干扰。
若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输 速率为 M n b/s。
码元 VS 比特
码元传输速率B（信号速率、调制速率）
定义：每秒传输的码元数 单位：波特（Baud)
信息传输速率S（数据传输速率）
定义：每秒传输的比特数 单位：比特/秒（bps、b/s、bit/s）
扰问题，使接收方无法识别。 信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频
分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元 而不出现码间串扰。 实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显 地低于奈氏准则给出的上限数值。
要注意
信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输 速率“波特”在数量上却有一定的关系。
若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比 特/秒”和“波特”在数值上相等。
04741计算机网络原理2018版PPT课件_第6章_物理层
15
第五节 频带传输
2.二进制频移键控 二进制频移键控（2FSK）（如图6-7所示）相当于选择两个不同频率的载波，
f1和f2，在进行2FSK调制时，根据二进制基带数字信号控制或选择输出一段频率 为f1或f2载波信号。
16
第五节 频带传输
3.二进制相移键控 与2ASK和2FSK不同，二进制相移键控（2PSK）（如图6-8所示）是利用二
计算机网络原理
（2018年版）
课程代码：04741
编著 李全龙
主讲：苏亮亮 线上论坛：
1
第六章 物理层
理论讲解
2
第六章 物理层 • 第一节 数据通信基础 • 第二节 物理介质 • 第三节 信道和信道容量 • 第四节 基带传输 • 第五节 频带传输 • 第六节 物理层接口规程
一、DTE和DCE的概念[识记] 物理层接口协议主要是解决主机、工作站等数据终端设备与通信线路上通信
设备之间的接口问题。按照ISO的术语，将这两种设备分别称为数据终端设备 （ DT E ） , 如 计 算 机 ， 以 及 数 据 电 路 端 接 设 备 （ D C E ） , 如 调 制 解 调 器 。 二、典型物理层接口规程[领会]
8
第二节 物理介质
二、非导引型传输介质[识记] 我国的无线电频率规划与管: （1）地波传播。频率较低（2MHz以下）的电磁波趋于沿地球表面传播，有一定 的绕射能力，这种传播方式称为地波传播。 （2）天波传播。利用电离层反射的传播方式称为天波传播。 （3）视线传播。
4.数据
数据是对客观事物的性质状态以及相互关系等进行记载的符号及其组合,通常 可以是数字文字、图像等，也可以是其他抽象的符号。
5.信道
信道是信号传输的介质,或信道是以传输介质为基础的信号通道。
第五节 频带传输
2.二进制频移键控 二进制频移键控（2FSK）（如图6-7所示）相当于选择两个不同频率的载波，
f1和f2，在进行2FSK调制时，根据二进制基带数字信号控制或选择输出一段频率 为f1或f2载波信号。
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第五节 频带传输
3.二进制相移键控 与2ASK和2FSK不同，二进制相移键控（2PSK）（如图6-8所示）是利用二
计算机网络原理
（2018年版）
课程代码：04741
编著 李全龙
主讲：苏亮亮 线上论坛：
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第六章 物理层
理论讲解
2
第六章 物理层 • 第一节 数据通信基础 • 第二节 物理介质 • 第三节 信道和信道容量 • 第四节 基带传输 • 第五节 频带传输 • 第六节 物理层接口规程
一、DTE和DCE的概念[识记] 物理层接口协议主要是解决主机、工作站等数据终端设备与通信线路上通信
设备之间的接口问题。按照ISO的术语，将这两种设备分别称为数据终端设备 （ DT E ） , 如 计 算 机 ， 以 及 数 据 电 路 端 接 设 备 （ D C E ） , 如 调 制 解 调 器 。 二、典型物理层接口规程[领会]
8
第二节 物理介质
二、非导引型传输介质[识记] 我国的无线电频率规划与管: （1）地波传播。频率较低（2MHz以下）的电磁波趋于沿地球表面传播，有一定 的绕射能力，这种传播方式称为地波传播。 （2）天波传播。利用电离层反射的传播方式称为天波传播。 （3）视线传播。
4.数据
数据是对客观事物的性质状态以及相互关系等进行记载的符号及其组合,通常 可以是数字文字、图像等，也可以是其他抽象的符号。
5.信道
信道是信号传输的介质,或信道是以传输介质为基础的信号通道。
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信 基
• 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)。
础 与 物
• 全双工通信（双向同时通信）：
理 层
• 通信的双方可以同时发送和接收信息。
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一些概念（续2）
第 二
讲
• 基带信号（即基本频带信号）
数
• 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
据
的数据信号都属于基带信号。
• 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字 16
信号时，代表不同离散数值的基本波形。
模拟信号和数字信号
t
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
t
与 物
理
层
a) 模拟信号
b) 数字信号
17
17
一些概念（续1）
第 二
讲
• 单工通信（单向通信）：
数
据
• 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
通
• 半双工通信（双向交替通信）：
物 理
层
规程特性 • 指明对于不同功能的各种可能事件的出 现顺序。
4
1.2 计算机网络的性能指标
第 二
讲
•速率 •带宽 •时延
•吞吐量
数 据
•时延带宽积
通 信
基
•利用率
础 与
物
理
层
5
第
1） 带宽
二
讲
• 数字信道所能传送的“最高数据率”
数 据
• 单位：“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。
通 信
间是被利用的（有数据通过）。完全空闲 通
的信道的利用率是零。
信 基
•网络利用率则是全网络的信道利用率的
础 与
加权平均值。
物
理
•信道利用率并非越高越好。
层
12
时延与网络利用率的关系
第 二
讲
数
D D0
据 通
1U
信 基
其中：
础
D ：网络当前的时延
与 物
U ：网络的利用率
理 层
（ 0 < U <1 ）
D0 ：网络空闲时的时延
19
• 最基本的二元制调制方法有以下几种：
第
• 调幅(AM)
二
• 载波的振幅随基带数字信号而变化。
讲
• 调频(FM)
数
• 载波的频率随基带数字信号而变化。
据
• 调相(PM)
通 信
• 载波的初始相位随基带数字信号而变化。
基
础
与
物
理
层
20
线路编码技术
码元
1 0 00100111
基带数字信号
曼彻斯特编码
物 由于4 bit 编码共有16 种不同的 理
组合，因此这 16 个点中的每个 层
点可对应于一种 4 bit 的编码。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 22 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
数据传输方式
第 二
讲
基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号
数
直接在信道上传送。例如：以太网
输媒体所需要的时间。
据
数据块长度（比特） 发送时延 =
信道带宽（比特/秒）
通 信 基 础
与
•传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离 物
而花费的时间。
理
层 信道长度（米） 传播时延 =
信号在信道上的传播速率（米/秒）
8
其他时延
第 二
讲
• 处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必 数
要的处理所花费的时间。
在链路上产生 传播时延
数据
队列 结点 A 发送器
1011001 … 链路
结点 B
3）时延带宽积
第 二
讲
数
时延带宽积
据
通
（传播）时延
信
带宽
基
础
链路
与
物
理
层
时延带宽积 = 传播时延 带宽
•链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长
度。
11
4）利用率
第 二
讲
•信道利用率指出某信道有百分之几的时
数 据
13
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
2 数据通信基础
物 理
层
2.1 数据通信系统模型
信息
PC 机
数据
调制解调器
数据通信系统
信号
信号
Hale Waihona Puke 数据信息计算机网络
调制解调器
PC 机
源系统
传输系统
目的系统
信源：信息的来源， 信道：信号的
或是发送数据的地 传输媒介，它
方
是传输信号的
路径。
信宿：信息的归 宿，或是接收数 据的地方
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一些概念
第 二
讲
• 数据(data)：
数
• 运送消息的实体。
据 通
• 信号(signal)：
信
• 数据的电气的或电磁的表现。
基 础
• 模拟的(analogous)：
与
• 代表消息的参数的取值是连续的。
物 理
• 数字的(digital)：
层
• 代表消息的参数的取值是离散的。
• 码元(code)：
据
• 排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的
通 信
时延。
基
础
• 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通 与
信量。
物 理
层
总时延 = 发送时延+ 传播时延+ 处理时延+排队时延
9
四种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
在结点 A 中产生 处理时延和排队时延
在发送器产生传输时延 (即发送时延)
基
1 s
础
带宽为 1 Mb/s
101 0 1 每秒 106 个比特
与
1 时间
物 理
层
0.25 s
带宽为 4 Mb/s
每秒 4 106 个比特
时间 6
宽带与窄带
宽带线路 A
B
窄带线路 A
B
数据串行发送 宽带线路：每秒有更多比特注入到线路。
2） 时延(delay 或 latency)
第 二
讲
•发送时延：发送数据时，数据块从结点进入到传 数
第 二
讲
机械特性 物进理行层规：范对。如何在连•接指线明数的接目各口和种所排用列传接、输线固媒器定的和体形锁上状定传和装尺置输寸等比、等特引。 流
数 据 通
物理层的任务：确定与传输媒体的接口有关的一些
信
电气特性 特性。
• 指明在接口电缆的各条线上出现的电压 的范围。
基 础
与
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。
据 通
频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收
通
信
• 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而
基
许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对 基带信号进行调制(modulation)。
础 与
• 带通信号
物 理
• 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
层
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）。
出现电平转换
802.3标准以太网使用差分曼彻斯特编码。 差分：遇1跳变，遇0不变。
正交振幅调制 QAM
第 二
(Quadrature Amplitude Modulation) 讲
二维信号星图
12
(r, )
r
数
据
通
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。
信 基 础 与
计算机网络原理
第二章 数据通信基础与 物理层
主要内容
第 二
讲
• 物理层的基本概念
数 据
• 数据通信的基础知识
通
• 物理层下面的传输媒体
信 基
• 模拟传输与数字传输
础 与
• 信道复用技术
物
• 物理层标准举例
理 层
• 宽带接入技术
2
2
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
1、物理层的基本概念
物 理
层
1.1 物理层的概念