機網(wǎng)絡(luò)考研輔導(dǎo)講座2物理層

1、會計學(xué)1機網(wǎng)絡(luò)考研輔導(dǎo)講座機網(wǎng)絡(luò)考研輔導(dǎo)講座2物理層物理層第1頁/共45頁（一）通信基礎(chǔ)1)1)信號傳輸速率信號傳輸速率 - 單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位波特(Baud)。 計算公式: B = 1/T (Baud) 式中 T為信號碼元的周期時間，單位為秒 信號傳輸速率，也稱碼元速率、調(diào)制速率或波特率。2) 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 - 每秒傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，單位為位/秒，bps或b/s 計算公式: S = (1/T) * log2N (bps) 式中 T為碼元的重復(fù)周期，單位為秒； N為可用的不同碼元個數(shù), 一個碼元中所含二進(jìn)制信息位數(shù)為 log2N位。 若N=2，S=1/T，此時

2、數(shù)據(jù)傳輸速率等于碼元信號傳輸速率。 關(guān)系關(guān)系： S = B * log2N(bps) 或或 B = S / log2N(Baud) 第2頁/共45頁第3頁/共45頁第4頁/共45頁信信源源信宿信宿7) 信源、信宿，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)（信源、信宿，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)（DTE、DCE和信道）和信道） 第5頁/共45頁8)8)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸追N方式，編碼與調(diào)制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸追N方式，編碼與調(diào)制：模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號 PCM 編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號 數(shù)字 發(fā)送器 PCM（脈沖編碼調(diào)制）、采樣、量化、編碼（采樣定理及其計算 ） AM(ASK), FM(FSK

3、)，PM(PSK), QAM 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 , NRZ，RZ第6頁/共45頁單工通信單工通信：信息固定地從一端：信息固定地從一端(發(fā)送端發(fā)送端)傳輸?shù)搅硪欢?，如計算機和輸出設(shè)備間。傳輸?shù)搅硪欢?，如計算機和輸出設(shè)備間。半雙工通信半雙工通信：信息可以在兩個相反方向上傳輸，但不能同時進(jìn)行，某一時刻只能：信息可以在兩個相反方向上傳輸，但不能同時進(jìn)行，某一時刻只能進(jìn)行一個方向的傳輸，要轉(zhuǎn)換到另一個方向傳輸，需要進(jìn)行線換向。進(jìn)行一個方向的傳輸，要轉(zhuǎn)換到另一個方向傳輸，需要進(jìn)行線換向。全雙工通信全雙工通信：能同時在兩個相反方向上傳輸信息。：能同時在兩個相反方向上傳輸信息?；鶐鬏敾鶐鬏敚?/p>

4、按照原始信號的固有頻帶傳輸。：按照原始信號的固有頻帶傳輸。頻帶傳輸（寬帶傳輸）：頻帶傳輸（寬帶傳輸）：用基帶數(shù)據(jù)信號對某個頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，將其變換用基帶數(shù)據(jù)信號對某個頻率的載波進(jìn)行調(diào)制，將其變換成適合于在某個頻段上傳輸?shù)哪M信號。成適合于在某個頻段上傳輸?shù)哪M信號。調(diào)幅，幅移鍵控調(diào)幅，幅移鍵控ASK（Amplitude Shift Keying）: 用載波的不同振幅來表示不用載波的不同振幅來表示不同的二進(jìn)制值，如用載波的有無分別表示同的二進(jìn)制值，如用載波的有無分別表示“1”和和“0”。調(diào)頻，頻移鍵控調(diào)頻，頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying）: 用載波頻率附近的兩個

5、不同用載波頻率附近的兩個不同頻率來表示兩個二進(jìn)制值。頻率來表示兩個二進(jìn)制值。調(diào)相，相移鍵控調(diào)相，相移鍵控PSK（Phase Shift Keying）: 用載波的相位移動來表示數(shù)據(jù)。用載波的相位移動來表示數(shù)據(jù)。在下圖中，信號相位與前面信號串同相的信號表示在下圖中，信號相位與前面信號串同相的信號表示“0”，信號相位與前面信號串反，信號相位與前面信號串反相的信號表示相的信號表示“1”，這是相對相移鍵控。也可用載波初相為，這是相對相移鍵控。也可用載波初相為表示表示“1”，初相，初相0表表示示“0”，這是絕對相移鍵控。，這是絕對相移鍵控。QAM (正交幅度調(diào)制正交幅度調(diào)制) :使用振幅和相位組合進(jìn)行調(diào)

6、制。使用振幅和相位組合進(jìn)行調(diào)制。第7頁/共45頁 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 , 非歸零制NRZ，歸零制RZ1 11 11 11 11 10 00 00 0t t位值位值t tt tt t單極型單極型NRZNRZ單極型單極型RZRZ雙極型雙極型NRZNRZ雙極型雙極型RZRZ NRZ編碼的缺點是從信號中不能提取時鐘信號。雙極型RZ編碼的優(yōu)點是中間跳變可用于提取同步時鐘，另外可有效抑制直流分量。 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼，都可以被用來從中間電平跳變中提取同步時鐘信號，這兩種編碼方式常用于局域網(wǎng)中，曼徹斯特編碼用于以太網(wǎng)，差分曼徹斯特編碼用于令牌環(huán)網(wǎng)中。第8頁/共45頁第9頁/共45頁第

7、10頁/共45頁二次群和高次群：E1*4=E2, E2*4=E3, E3*4=E4, E4*4=E5 T1*4=T2, T2*7=T3, T3*6=T4 (OC-1/STS-1)*3= (OC-3/STS-3) =(STM-1) (OC-12/STS-12)=STM-4 (OC-48/STS-48)=STM-16 11) 電路交換、報文交換、分組交換電路交換、報文交換、分組交換 電路交換的工作原理：電路交換的工作原理：1.電路交換的三個過程電路交換的三個過程 1) 電路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。電路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的

8、電路。 2) 數(shù)據(jù)傳輸：電路建立以后，數(shù)據(jù)就可以從一端發(fā)送到另一端。在整個數(shù)據(jù)傳數(shù)據(jù)傳輸：電路建立以后，數(shù)據(jù)就可以從一端發(fā)送到另一端。在整個數(shù)據(jù)傳 輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。 3) 電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方 的電路連接。的電路連接。2.電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點及其特點電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點及其特點 1) 優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。 2) 缺點：在某

9、些情況下，電路空閑時的信道容易被浪費：在短時間數(shù)據(jù)傳輸時，缺點：在某些情況下，電路空閑時的信道容易被浪費：在短時間數(shù)據(jù)傳輸時， 電路建立和拆除所用的時間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高電路建立和拆除所用的時間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高 質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。 3) 特點：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，特點：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前， 該通路由一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高該通路由一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。 第11頁/共45頁第12頁/共4

10、5頁第13頁/共45頁第14頁/共45頁P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文 A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放三種交換的比較：三種交換的比較：第15頁/共45頁第16頁/共45頁第17頁/共45頁第18頁/共45頁第19頁/共45頁第20頁/共45頁網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層表示層表示層會話層會話層應(yīng)用層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層傳輸層傳輸層表示層表示層會話層會話層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層物理層中繼器中繼器集線器集線器第21頁/共45頁在物理層擴展局域網(wǎng)在物

11、理層擴展局域網(wǎng)物理層擴展設(shè)備：中繼器（物理層擴展設(shè)備：中繼器（Repeater）和集線器（）和集線器（Hub）中繼器中繼器集線器集線器第22頁/共45頁第23頁/共45頁集線器集線器二系二系集線器集線器三系三系集線器集線器一系一系三個獨立的沖突域三個獨立的沖突域集線器集線器二系二系集線器集線器三系三系集線器集線器一系一系集線器集線器一個更大的局域網(wǎng)一個更大的局域網(wǎng)(一個沖突域一個沖突域)HUB就像一根縮短的總線就像一根縮短的總線第24頁/共45頁第25頁/共45頁第26頁/共45頁第27頁/共45頁典型習(xí)題講解 第28頁/共45頁第29頁/共45頁第30頁/共45頁4第31頁/共45頁第32頁

12、/共45頁第33頁/共45頁第34頁/共45頁題題 共有共有4個站進(jìn)行碼分多址個站進(jìn)行碼分多址CDMA通信。通信。4個站的碼片序列為：個站的碼片序列為： A：（：（-1 1 1 +1 +1 1 +1 +1） B：（：（-1 1 +1 -1 +1 +1 +1 -1） C：（：（-1 +1 1 +1 +1 +1 -1 -1） D：（：（-1 +1 1 1 -1 1 +1 -1） 現(xiàn)收到這樣的碼片序列：現(xiàn)收到這樣的碼片序列：S =（-1 +1 3 +1 -1 3 +1 +1），）， 問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的問哪個站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是還是0？答答 SA =（-1 +1

13、3 +1 -1 3 +1 +1）（-1 1 1 +1 +1 1 +1 +1）8 =（11311311）8 =1， A發(fā)送發(fā)送1 同理，同理， SB =（11311311）8 = 1， B 發(fā)送發(fā)送0 SC =（11311311）8 = 0， C無發(fā)送無發(fā)送 SD =（11311311）8 = 1， D發(fā)送發(fā)送1第35頁/共45頁第36頁/共45頁第37頁/共45頁第38頁/共45頁第39頁/共45頁第40頁/共45頁 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼 , 非歸零制NRZ，歸零制RZ1 11 11 11 11 10 00 00 0t t位值位值t tt tt t單極型單極型NRZNRZ單極型單極型RZRZ雙極型雙極