计算机网络(第5版) 清华大学出版社 Andrew 编著精选版-新版.ppt

聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
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光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
入射角
纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
精选
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
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2.4 通信卫星
通信卫星可以想象成一个大型的微波中继器。 • 地球同步卫星
o 高度为35800千米的轨道周期为24小时 o 轨道槽与频率是争抢的资源，ITU作分配频率。 • 中地球轨道卫星：主要用于导航 • 低地球轨道卫星： • 卫星与光纤对比： o 卫星：用于军事与灾难 o 特殊地理环境：如印度尼西亚，13677个群岛之间拉
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2.1 数据通信的基础理论
数据通信系统的模型*
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
正文 PC 机
调制解调器
公用电话网
调制解调器
正文 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
源点 输 入 信 息
精选
输 发送器 入 数 据
发送 的信号
传输 系统
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
2.1 数据通信的基础理论
2.1.1 傅里叶分析
傅里叶级数：任何周期函数可表示成正弦和余弦组成的 无穷级数。
两边同乘sin(2π kft) 再从0到T求积分：
两边同乘cos(2π kft) 再从0到T求积分：
直接在等式两边求积分：
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an

2 T
T
g(t) sin(2 nft)dt
0
bn

2 T
T
g(t) cos(2 nft)dt
图2-2可以计算出要想以9600bps发送数据需要把信号2-1a 变成2-1c(2个谐波),而其最大数据传输率为38.4Kbps。
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2.1.3信道的最大数据速率：
尼奎斯特(Nyquist)定理
B是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
0
能通过
B (Hz)
不能通过
频率(Hz)
Nyquist证明了只要进行了每秒2B次采样，就可以完全 重构出过虑的信号，如果信号中包含了V个离散等级尼 奎斯特(Nyquist)定理：
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2.3.2 无线电传输
• 无线电频率（RF：107-109HZ） • 干拢 例如：雨水、其他电气设备、障碍物会反射 • 路径损耗 例：信号沿双胶线传播每100米能量下降20
分贝，无线信号下降的速度与距离平方成反比。可使用 中继放大信号（交换机、无线AP）
2.3.3 微波传输
频率：100MHZ以上(>108) 微波塔之间的中继距离约80千米 电磁频谱政策
最大数据速率= 2B log2V比特/秒
例：无噪声的3KHz信道传播（两级）二进制信号的最
大数据速率是：2*3000*log22=6000bps
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香农(Shannon) 有噪声的传输速率
• 信噪比：信号功率S/噪声功率N
• 最大传输速率 C 可表达为
C = B log2(1+S/N) b/s
举例：普通电话线上提供的ADSL使用大约1Mhz带宽， 信噪比与距离有关（1-2公里约40分贝:10log10S/N） 因此无论采样多少个信号等级（采样频率的快慢） 永远不可能达到13M. 实际上ADSL的最高速率为:12Mbps
2.3.1 电磁频谱(续)
• 用户喜欢光纤的原因(香农定理分析） • 三种扩频技术： 1、跳频扩频：每秒几百次速率变频
军方、蓝牙、旧版802.11 2、直接序列扩频：数据信号展开到一个很宽频段上，信
号被赋予不同的码片：码分多址CDMA。 3G移动电话、GPS全球定位系统
3、超宽带通信UWB：快速脉冲
数千根光缆的代价远高于发射一颗卫星。 o 未来的主流通信是两者结合
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2.5 数字调制与多路复用
概念与术语：P97 • 数字调制：比特与模糊信号的转换 • 基带传输：信号占传输介质从0到最大的全部频率 • 通带传输：调节载波信号的幅值、相们、频率 • 多路复用：多个信号共享一个信道
0
2T
cn T
g (t )dt
0
精选
2.1.2 带宽有限的信号
带宽定义：在传输过程中振幅不会明显减弱的频率宽度。 例1、设数据传输率为：b比特/利润留成，发送8比特所需 时间：8/b秒，第一个谐波频率是b/8 Hz.语音线路频率在 3000Hz以上，则可以通过的最大谐波数是24000/b.
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2.3.2 导向传输媒体
• 双绞线
o 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) o 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
• 同轴电缆
o 50 同轴电缆 o 75 同轴电缆
• 光纤缆
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各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
计算机网络（第 5 版）
清华大学出版社 Andrew 编著
信息技术学院 主讲：吴晓刚 副教授 2015年9月·北校区
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第 2 章 物理层
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第 源自文库 章 物理层
2.1 数据通信的基础知识 2.2 物理层下面的传输媒体 2.3 无线传输 2.4 通信卫星 2.5 数字调制与多路复用 2.6 公共电话交换网络 2.7 移动电话系统 2.8 有线电视 2.9 本章总结
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2.2 引导性的传输介质
• 传输介质属于物理层，主要任务描述为确定与传输媒 体的接口的一些特性，即： o 机械特性 o 电气特性 o 功能特性 o 规程特性
• 磁介质（B，KB，MB，GB，TB） o 磁带容量与传输能力，狗运磁带的能力。 o 永远不要低估一辆满载着磁带在高速公路上飞跑的 汽车的带宽。
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输入脉冲
多模光纤与单模光纤
多模光纤
输出脉冲
输入脉冲
精选
单模光纤
P79定义
输出脉冲
2.3 无线传输
2.3.1 电磁频谱
电信领域使用的电磁波的频谱
30000GHz
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电 微波
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
精选
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF