第3章 物理層功能與標(biāo)準(zhǔn)

1、SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第1頁第第3章章 物理層功能與標(biāo)準(zhǔn)物理層功能與標(biāo)準(zhǔn)本章概述 本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第2頁本章概述本章概述l物理層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最低層，它所涉及的實物理層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最低層，它所涉及的實體是最直觀的，看得見、摸得著的硬件通信設(shè)備體是最直觀的，看得見、摸得著的硬件通信設(shè)備。物理層所定義的協(xié)議是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的連通。物理層所定義的協(xié)議是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的連通性的根本，是網(wǎng)絡(luò)體系中唯一不需要接收其他層性的根本，是網(wǎng)絡(luò)體系中唯一不需要接收其他層次

2、提供服務(wù)的功能層，并為其他高層結(jié)構(gòu)提供服次提供服務(wù)的功能層，并為其他高層結(jié)構(gòu)提供服務(wù)的原始服務(wù)提供者，是計算機網(wǎng)絡(luò)所有功能實務(wù)的原始服務(wù)提供者，是計算機網(wǎng)絡(luò)所有功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。現(xiàn)的基礎(chǔ)。l本章全面研究物理層的功能和標(biāo)準(zhǔn)，簡述傳輸介本章全面研究物理層的功能和標(biāo)準(zhǔn)，簡述傳輸介質(zhì)、信號、編碼相關(guān)技術(shù)。質(zhì)、信號、編碼相關(guān)技術(shù)。SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第3頁本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)l掌握物理層基本特性掌握物理層基本特性l理解傳輸介質(zhì)分類與特點理解傳輸介質(zhì)分類與特點l掌握數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸原理與方法掌握數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸原理與方法l理解接口的分類與功能特點理解

3、接口的分類與功能特點l掌握信號的類型掌握信號的類型l理解數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)理解數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼技術(shù)SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第4頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 物理層特性物理層特性3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.4 信號信號3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼3.6 本章小結(jié)本章小結(jié) SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.1 物理層特性物理層特性l物理層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最低層，它所涉及的實物理層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最低層，它所涉及的實體是最直觀的，看得見、摸得著的硬件通信

4、設(shè)備體是最直觀的，看得見、摸得著的硬件通信設(shè)備。物理層所定義的協(xié)議是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的連通。物理層所定義的協(xié)議是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的連通性的根本，是網(wǎng)絡(luò)體系中唯一不需要接收其他層性的根本，是網(wǎng)絡(luò)體系中唯一不需要接收其他層次提供服務(wù)的功能層，并為其他高層結(jié)構(gòu)提供服次提供服務(wù)的功能層，并為其他高層結(jié)構(gòu)提供服務(wù)的原始服務(wù)提供者，是計算機網(wǎng)絡(luò)所有功能實務(wù)的原始服務(wù)提供者，是計算機網(wǎng)絡(luò)所有功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)的基礎(chǔ)。第5頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言物理層四個特性物理層四個特性l機械特性指硬件接口的連接機械特性指硬件接口的連接技術(shù)技術(shù)。l電氣特性確定了傳輸速率和

5、傳輸距離。電氣特性確定了傳輸速率和傳輸距離。l功能特性說明接口信號引腳的功能和作用，反映功能特性說明接口信號引腳的功能和作用，反映電路功能電路功能。l過程特性是在功能特性基礎(chǔ)上，說明事件發(fā)生的過程特性是在功能特性基礎(chǔ)上，說明事件發(fā)生的可能順序?？赡茼樞?。l這些特性提供在設(shè)備之間建立、維持和拆除物理這些特性提供在設(shè)備之間建立、維持和拆除物理連接。連接。第6頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第7頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 物理層特性物理層特性3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.4 信號信號3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制

6、與編碼3.6 本章小結(jié)本章小結(jié) SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)l由此傳輸介質(zhì)可以分為兩大類：有線和無線傳輸由此傳輸介質(zhì)可以分為兩大類：有線和無線傳輸介質(zhì)。介質(zhì)。第8頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.2.1 有線介質(zhì)有線介質(zhì)l有線介質(zhì)提供了一種從一個結(jié)點到另一個結(jié)點的有線介質(zhì)提供了一種從一個結(jié)點到另一個結(jié)點的有形的物理導(dǎo)體作為信號傳輸?shù)耐ǖ?，它包括雙有形的物理導(dǎo)體作為信號傳輸?shù)耐ǖ?，它包括雙絞線電纜，同軸電纜，以及光纜和多芯線纜。絞線電纜，同軸電纜，以及光纜和多芯線纜。l雙絞

7、線電纜有非屏蔽和屏蔽的兩種類型。雙絞線電纜有非屏蔽和屏蔽的兩種類型。由由電子電子工業(yè)聯(lián)合會（工業(yè)聯(lián)合會（EIA）根據(jù)電纜的質(zhì)量劃分的）根據(jù)電纜的質(zhì)量劃分的六類六類，1是最低檔的，是最低檔的，6是最高檔的。是最高檔的。l各種同軸電纜根據(jù)它們的無線電波管制（各種同軸電纜根據(jù)它們的無線電波管制（RG）級）級別來歸類。別來歸類。l光纖光纖分為分為多模傳播和單模傳播。而多模傳播可以多模傳播和單模傳播。而多模傳播可以進(jìn)一步分成兩種類型：階躍模式和漸變模式。進(jìn)一步分成兩種類型：階躍模式和漸變模式。第9頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.2.2 無線介質(zhì)無線介質(zhì)

8、l無線介質(zhì)，不使用物理導(dǎo)體來傳輸電磁波，而是無線介質(zhì)，不使用物理導(dǎo)體來傳輸電磁波，而是將信號通過空氣（或者通過水）廣播出去，從而將信號通過空氣（或者通過水）廣播出去，從而使任何一個具有接收設(shè)備的人都能接收它。使任何一個具有接收設(shè)備的人都能接收它。l無線的電磁波頻段被分成無線的電磁波頻段被分成12部分，稱作波段，每部分，稱作波段，每個波段都由政府機構(gòu)管理。這些波段級別從極低個波段都由政府機構(gòu)管理。這些波段級別從極低頻（頻（ELF）到極高頻（）到極高頻（EHF）。）。l無線電波通過五種不同的傳播方式進(jìn)行傳輸：球無線電波通過五種不同的傳播方式進(jìn)行傳輸：球面?zhèn)鞑ィ瑢α鲗觽鞑?，電離層傳播，視線傳播，面?zhèn)?/p>

9、播，對流層傳播，電離層傳播，視線傳播，以及空間傳播以及空間傳播。第10頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第11頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 物理層特性物理層特性3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.4 信號信號3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼3.6 本章小結(jié)本章小結(jié) SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.3.1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸l從一個通信設(shè)備向另一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)主要考慮從一個通信設(shè)備向另一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)主要考慮的是配線

10、方式。對于配線問題主要考慮的因素是的是配線方式。對于配線問題主要考慮的因素是數(shù)據(jù)流。我們是否一次只發(fā)送一個比特，或是將數(shù)據(jù)流。我們是否一次只發(fā)送一個比特，或是將比特成組發(fā)送以及如何成組比特成組發(fā)送以及如何成組?通過鏈路傳輸二進(jìn)通過鏈路傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以采用并行模式或串行模式。制數(shù)據(jù)可以采用并行模式或串行模式。l在并行模式中，在每個時鐘脈沖到來時多個比特在并行模式中，在每個時鐘脈沖到來時多個比特被同時發(fā)送。在串行模式中，每個時鐘脈沖只發(fā)被同時發(fā)送。在串行模式中，每個時鐘脈沖只發(fā)送一個比特。盡管只有一種發(fā)送并行數(shù)據(jù)的方法送一個比特。盡管只有一種發(fā)送并行數(shù)據(jù)的方法，串行傳輸卻有兩個子類：同步方式和異

11、步方式，串行傳輸卻有兩個子類：同步方式和異步方式。第12頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.3.2數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路終數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備接口接設(shè)備接口l在這里必須首先分清計算機網(wǎng)絡(luò)中的兩個重要概在這里必須首先分清計算機網(wǎng)絡(luò)中的兩個重要概念：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（念：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）。在數(shù)據(jù)通信中經(jīng)常涉及到四個基本功）。在數(shù)據(jù)通信中經(jīng)常涉及到四個基本功能單元：兩端各有一個能單元：兩端各有一個DTE和一個和一個DCE。l數(shù)據(jù)終端設(shè)備（數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并連同必要的）產(chǎn)生數(shù)據(jù)，

12、并連同必要的控制字符一起傳送給數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（控制字符一起傳送給數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）。數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（。數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）將信號轉(zhuǎn)換成適用）將信號轉(zhuǎn)換成適用于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路中。當(dāng)于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路中。當(dāng)信號到達(dá)另一端時，相反的過程將發(fā)生。信號到達(dá)另一端時，相反的過程將發(fā)生。第13頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言DTE和和DCE第14頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言EIA-232接口接口lEIA制訂的一種重要的接口標(biāo)準(zhǔn)是制訂的一種重要的接口標(biāo)準(zhǔn)是

13、EIA-232標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)，RS232C是數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的實際物理層連接。是數(shù)據(jù)通信設(shè)備間的實際物理層連接。l定義了定義了DTE設(shè)備和設(shè)備和DCE設(shè)備之間接口的四種特性設(shè)備之間接口的四種特性：電氣特性，機械特性，功能特性和過程特性。：電氣特性，機械特性，功能特性和過程特性。從最早在從最早在1962年以年以RS-232（參考標(biāo)準(zhǔn)）名字發(fā)（參考標(biāo)準(zhǔn)）名字發(fā)布以來，布以來，EIA-232標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了若干次的修訂。標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了若干次的修訂。第15頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言EIA-232針腳針腳第16頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Tr

14、ansact-SQL語言EIA-232接口接口l在在25個插腳的個插腳的RS232C接口中，每個電路都能在接口中，每個電路都能在連接連接DTE和和DCE方面完成一個特定的功能。這些方面完成一個特定的功能。這些功能被分成以下四大類：接地，數(shù)據(jù)，控制和定功能被分成以下四大類：接地，數(shù)據(jù)，控制和定時。時。第17頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.3.3 其他接口標(biāo)準(zhǔn)其他接口標(biāo)準(zhǔn)l EIA-232對數(shù)據(jù)速率和電纜長度（信號有效傳輸對數(shù)據(jù)速率和電纜長度（信號有效傳輸距離）都有限制，數(shù)據(jù)速率最大到距離）都有限制，數(shù)據(jù)速率最大到20Kbps，電，電纜最長只能到

15、纜最長只能到50英尺（英尺（15米左右）。為滿足需要米左右）。為滿足需要更高數(shù)據(jù)速率和更遠(yuǎn)傳輸趴離的剛戶的要求，更高數(shù)據(jù)速率和更遠(yuǎn)傳輸趴離的剛戶的要求，EIA和和ITU-T還制訂了附加的接口標(biāo)準(zhǔn)：還制訂了附加的接口標(biāo)準(zhǔn)：EIA-449，EIA-530以及以及X.21。第18頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.3.4以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口1以太網(wǎng)接口類型以太網(wǎng)接口類型l以太網(wǎng)接口常用有雙絞線接口（俗稱電口）和光以太網(wǎng)接口常用有雙絞線接口（俗稱電口）和光纖接口（俗稱光口）纖接口（俗稱光口）2種。另外還有早期的同軸種。另外還有早期的同軸電纜接口。電纜接口

16、。第19頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言2. 以太網(wǎng)接口針腳以太網(wǎng)接口針腳l我們常用的網(wǎng)線有兩種：不帶交叉網(wǎng)線和帶交叉我們常用的網(wǎng)線有兩種：不帶交叉網(wǎng)線和帶交叉網(wǎng)線。網(wǎng)線。 平時所說的網(wǎng)線名稱與平時所說的網(wǎng)線名稱與802.3標(biāo)準(zhǔn)中所說標(biāo)準(zhǔn)中所說的網(wǎng)線名稱容易混淆。的網(wǎng)線名稱容易混淆。l標(biāo)準(zhǔn)中的直連網(wǎng)線（標(biāo)準(zhǔn)中的直連網(wǎng)線（Straight Through Cable）不帶交叉，主要用于交換機或集線器與工作站或不帶交叉，主要用于交換機或集線器與工作站或PC機的網(wǎng)卡之間連接的以太網(wǎng)雙絞線電纜。不能機的網(wǎng)卡之間連接的以太網(wǎng)雙絞線電纜。不能直接連接兩臺直接

17、連接兩臺PC機的網(wǎng)卡。機的網(wǎng)卡。第20頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言標(biāo)準(zhǔn)直連網(wǎng)線針腳標(biāo)準(zhǔn)直連網(wǎng)線針腳第21頁插頭1針腳插頭2針腳信號芯線顏色備注11發(fā)送white-orange雙絞線22orange33接收white-green雙絞線66green44雙向blue雙絞線55white-blue77雙向white-brown雙絞線88brownSQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言交叉網(wǎng)線針腳交叉網(wǎng)線針腳第22頁插頭1針腳插頭2針腳信號芯線顏色備注13發(fā)送w h i t e -orange雙絞線26oran

18、ge31接收white-green 雙絞線62green44雙向blue雙絞線55white-blue77雙向w h i t e -brown雙絞線88brownSQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.3.5 FE自協(xié)商自協(xié)商l自協(xié)商功能允許一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)⒆约核С肿詤f(xié)商功能允許一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)⒆约核С值墓ぷ髂Ｊ叫畔鬟_(dá)給網(wǎng)絡(luò)上的對端，并接受對的工作模式信息傳達(dá)給網(wǎng)絡(luò)上的對端，并接受對方可能傳遞過來的相應(yīng)信息。它使用修訂過的方可能傳遞過來的相應(yīng)信息。它使用修訂過的10BASE-T的整合性測試脈沖序列（的整合性測試脈沖序列（link integr

19、ity test pulse sequence）來傳遞信息，）來傳遞信息，自協(xié)商功能完全由物理層芯片設(shè)計實現(xiàn)，因此并自協(xié)商功能完全由物理層芯片設(shè)計實現(xiàn)，因此并不使用專用數(shù)據(jù)包或帶來任何高層協(xié)議開銷。不使用專用數(shù)據(jù)包或帶來任何高層協(xié)議開銷。第23頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言1.自協(xié)商技術(shù)的功能規(guī)范自協(xié)商技術(shù)的功能規(guī)范l脈沖序列中的第一個脈沖為時鐘脈沖，并在其后脈沖序列中的第一個脈沖為時鐘脈沖，并在其后每隔每隔125us出現(xiàn)一個時鐘脈沖，數(shù)據(jù)脈沖出現(xiàn)的出現(xiàn)一個時鐘脈沖，數(shù)據(jù)脈沖出現(xiàn)的位置在相鄰兩個時鐘脈沖的中點上（偏差位置在相鄰兩個時鐘脈沖的中點

20、上（偏差+/-7us）。且以正脈沖表示邏輯）。且以正脈沖表示邏輯1，無脈沖表示邏輯，無脈沖表示邏輯0。l一個一個FLP脈沖序列包含脈沖序列包含17個時鐘脈沖，個時鐘脈沖，16個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)脈沖（如果數(shù)據(jù)比特位都是脈沖（如果數(shù)據(jù)比特位都是1的話），的話），16個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)比特位的編碼見后面。比特位的編碼見后面。NLP脈沖波形要比脈沖波形要比FLP簡簡單，它只是在沒有數(shù)據(jù)幀發(fā)送時每隔單，它只是在沒有數(shù)據(jù)幀發(fā)送時每隔16+/-8ms發(fā)發(fā)送一次正脈沖。送一次正脈沖。第24頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言單一快速連接脈沖（單一快速連接脈沖（FLP）波形）波形

21、第25頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言連續(xù)的快速連接脈沖（連續(xù)的快速連接脈沖（FLP）和）和普通連接脈沖（普通連接脈沖（NLP）的波形）的波形第26頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言2. 協(xié)商技術(shù)中的信息編碼協(xié)商技術(shù)中的信息編碼l快速連接脈沖（快速連接脈沖（FLP）的信息編碼可以分為兩類）的信息編碼可以分為兩類，一類是基本連接碼字（基本頁），支持基本的，一類是基本連接碼字（基本頁），支持基本的信息的交換。另一類是下一頁碼字，以支持附加信息的交換。另一類是下一頁碼字，以支持附加信息頁的交換。信息頁的交換

22、。第27頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言基本頁的信息編碼圖基本頁的信息編碼圖第28頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.自協(xié)商功能的寄存器控制自協(xié)商功能的寄存器控制l與自協(xié)商功能有關(guān)的寄存器為寄存器與自協(xié)商功能有關(guān)的寄存器為寄存器4-7。它們分。它們分別是自協(xié)商公告寄存器（地址別是自協(xié)商公告寄存器（地址0 x4）、自協(xié)商能）、自協(xié)商能力寄存器（地址力寄存器（地址0 x5）、自協(xié)商擴展寄存器（地）、自協(xié)商擴展寄存器（地址址0 x6）、自協(xié)商下一頁傳送寄存器（地址）、自協(xié)商下一頁傳送寄存器（地址0 x7）

23、。l（1）自協(xié)商公告寄存器（地址）自協(xié)商公告寄存器（地址0 x4）l（2）自協(xié)商能力寄存器（地址）自協(xié)商能力寄存器（地址0 x5）l（3）自協(xié)商擴展寄存器（地址）自協(xié)商擴展寄存器（地址0 x6）l（4）自協(xié)商下一頁傳送寄存器（地址）自協(xié)商下一頁傳送寄存器（地址0 x7） 第29頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言4.GE自協(xié)商自協(xié)商l1000BASE-X的自動協(xié)商同的自動協(xié)商同100BASE-T的自動協(xié)的自動協(xié)商操作基本相同，指示對其中的內(nèi)容進(jìn)行修改。商操作基本相同，指示對其中的內(nèi)容進(jìn)行修改。在在1000BASE-X的自動協(xié)商中，的自動協(xié)商中，PAU

24、SE功能的協(xié)功能的協(xié)商提供了相應(yīng)的優(yōu)先級。商提供了相應(yīng)的優(yōu)先級。第30頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第31頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 物理層特性物理層特性3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.4 信號信號3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼3.6 本章小結(jié)本章小結(jié) SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.4 信號信號3.4.1 模擬和數(shù)字模擬和數(shù)字l傳輸介質(zhì)是計算機網(wǎng)絡(luò)在物理層連通的硬件，在傳輸介質(zhì)是計算機網(wǎng)絡(luò)在物理層連通的硬件，在其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息是以信號的形式存在的。

25、其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息是以信號的形式存在的。l數(shù)據(jù)信息和表示數(shù)據(jù)信息的電磁信號都可以采取數(shù)據(jù)信息和表示數(shù)據(jù)信息的電磁信號都可以采取模擬形式或是數(shù)字形式。模擬意味著是連續(xù)的量模擬形式或是數(shù)字形式。模擬意味著是連續(xù)的量，一組具體的數(shù)據(jù)點和它們之間所有可能的數(shù)據(jù)一組具體的數(shù)據(jù)點和它們之間所有可能的數(shù)據(jù)。數(shù)字意味著是離散的量。數(shù)字意味著是離散的量。第32頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.4.2 周期性和非周期性信號周期性和非周期性信號1周期性信號周期性信號l數(shù)字信號和模擬信號都可以有兩種形式：周期的數(shù)字信號和模擬信號都可以有兩種形式：周期的和非周期的（無周

26、期的）。和非周期的（無周期的）。l一個信號能在一個可測量的時間內(nèi)，完成一種稱一個信號能在一個可測量的時間內(nèi)，完成一種稱作周期的模式，并且在隨后的同樣長短的周期內(nèi)作周期的模式，并且在隨后的同樣長短的周期內(nèi)不斷重復(fù)這種模式，這個信號就是周期性的。完不斷重復(fù)這種模式，這個信號就是周期性的。完成一個完整的模式稱作一個波形循環(huán)。成一個完整的模式稱作一個波形循環(huán)。l一個周期被定義為完成一個波形循環(huán)所需要的時一個周期被定義為完成一個波形循環(huán)所需要的時間（用秒計算）。周期的長短，用間（用秒計算）。周期的長短，用T代表，對于代表，對于每個信號可以不同，但是對任意給定的周期性信每個信號可以不同，但是對任意給定的周

27、期性信號卻是固定的。號卻是固定的。第33頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言模擬和數(shù)字周期信號模擬和數(shù)字周期信號第34頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言2 非周期性信號非周期性信號l一個非周期（或是無周期）信號在隨時間不斷變一個非周期（或是無周期）信號在隨時間不斷變化過程中，沒有任何固定的模式和波形循環(huán)。一化過程中，沒有任何固定的模式和波形循環(huán)。一個非周期，或是無周期的信號沒有重復(fù)的模式。個非周期，或是無周期的信號沒有重復(fù)的模式。第35頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-

28、SQL語言3.4.3 模擬信號模擬信號1.簡單簡單模擬信號模擬信號l正弦波是所有周期信號中最基本的一種?？雌饋碚也ㄊ撬兄芷谛盘栔凶罨镜囊环N?？雌饋硐笊舷抡袷幍那€一樣，它在一個循環(huán)中的變化象上下振蕩的曲線一樣，它在一個循環(huán)中的變化是光滑和平穩(wěn)的，是一個連續(xù)起伏的流。是光滑和平穩(wěn)的，是一個連續(xù)起伏的流。l正弦波可以由以下三個要素完全描述：振幅，周正弦波可以由以下三個要素完全描述：振幅，周期或頻率，以及相位。期或頻率，以及相位。第36頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言正弦信號正弦信號第37頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Tra

29、nsact-SQL語言時域和頻域時域和頻域l一個正弦波通過它的振幅、頻率和相位得到了完一個正弦波通過它的振幅、頻率和相位得到了完整的定義。我們已經(jīng)見過在稱為時域圖的圖形中整的定義。我們已經(jīng)見過在稱為時域圖的圖形中所描繪的正弦波。時域圖顯示了信號振幅隨時間所描繪的正弦波。時域圖顯示了信號振幅隨時間的改變（它是振幅的改變（它是振幅-時間圖），而相位和頻率并未時間圖），而相位和頻率并未在圖中顯式地表現(xiàn)出來。為了表現(xiàn)三種要素（振在圖中顯式地表現(xiàn)出來。為了表現(xiàn)三種要素（振幅、頻率、相位）之間的關(guān)系，我們可以使用一幅、頻率、相位）之間的關(guān)系，我們可以使用一種稱為頻域圖的圖表種稱為頻域圖的圖表。l有兩種類型

30、的頻域圖：最大振幅有兩種類型的頻域圖：最大振幅-頻率圖和相位頻率圖和相位-頻率圖頻率圖。第38頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言時域和頻域圖時域和頻域圖第39頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言不同信號的時域和頻域圖不同信號的時域和頻域圖第40頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言2.復(fù)合信號復(fù)合信號l到目前為止，我們只關(guān)注了簡單周期信號（正弦到目前為止，我們只關(guān)注了簡單周期信號（正弦波）。但除正弦波以外的周期信號呢波）。但除正弦波以外的周期信號呢?許多有用許多有

31、用的信號并不是僅僅在最大振幅值和最小振幅之間的信號并不是僅僅在最大振幅值和最小振幅之間變化的簡單平滑曲線，它們可能發(fā)生跳變滑動，變化的簡單平滑曲線，它們可能發(fā)生跳變滑動，擺動，出現(xiàn)尖峰和低谷。但是只要這些不規(guī)律性擺動，出現(xiàn)尖峰和低谷。但是只要這些不規(guī)律性在一個個波形循環(huán)中是一致的，這個信號就仍然在一個個波形循環(huán)中是一致的，這個信號就仍然是周期性的，并且從邏輯上來說應(yīng)該使用和描述是周期性的，并且從邏輯上來說應(yīng)該使用和描述正弦波一樣的術(shù)語來描述它。實際上，不管多么正弦波一樣的術(shù)語來描述它。實際上，不管多么復(fù)雜的周期信號，都可以分解為一系列振幅、頻復(fù)雜的周期信號，都可以分解為一系列振幅、頻率和相位都

32、可度量的正弦波的組合形式。率和相位都可度量的正弦波的組合形式。 第41頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言l在頻域圖中，與按整個信號方式描述復(fù)合信號的在頻域圖中，與按整個信號方式描述復(fù)合信號的時域圖不同的是，復(fù)合信號被表現(xiàn)為一系列分量時域圖不同的是，復(fù)合信號被表現(xiàn)為一系列分量頻率，而不是每個分量對其他分量的影響頻率，而不是每個分量對其他分量的影響。 l盡管時域圖對于理解兩個信號相互的影響很有用盡管時域圖對于理解兩個信號相互的影響很有用，頻域圖中的垂直方塊條卻給出了關(guān)于一個復(fù)合，頻域圖中的垂直方塊條卻給出了關(guān)于一個復(fù)合信號各個正弦分量的更精確描述。信號

33、各個正弦分量的更精確描述。l為合成一個數(shù)字信號，我們需要無窮多的奇次諧為合成一個數(shù)字信號，我們需要無窮多的奇次諧波信號（波信號（1倍頻，倍頻，3倍頻，倍頻，5倍頻，倍頻，7倍頻，倍頻，9倍頻倍頻,2n-1倍頻等等），每個信號都有自己的振幅，為倍頻等等），每個信號都有自己的振幅，為了分解合成一個復(fù)合信號了分解合成一個復(fù)合信號。第42頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言復(fù)合波形圖復(fù)合波形圖第43頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.模擬信號的頻譜和帶寬模擬信號的頻譜和帶寬l信號頻譜是它所包含的所有分量信號的頻

34、率集合信號頻譜是它所包含的所有分量信號的頻率集合并通過頻域圖表示。帶寬是頻譜的寬度。也就是并通過頻域圖表示。帶寬是頻譜的寬度。也就是說，帶寬指分量頻率的范圍，而頻譜指在這個范說，帶寬指分量頻率的范圍，而頻譜指在這個范圍內(nèi)的元素。為計算帶寬，需要從頻率范圍內(nèi)將圍內(nèi)的元素。為計算帶寬，需要從頻率范圍內(nèi)將最高頻率減去最低頻率。如果一個周期信號分解最高頻率減去最低頻率。如果一個周期信號分解為多個頻率為多個頻率fh為最高分量頻率，為最高分量頻率，fl是最低分量頻率是最低分量頻率，而，而B是帶寬，是帶寬，B=fh-fl 。第44頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語

35、言3.4.4 數(shù)字信號數(shù)字信號1概念概念l模擬周期信號的三個特性（振幅、頻率和相位）模擬周期信號的三個特性（振幅、頻率和相位）雖然也適用于數(shù)字信號，為描述周期性數(shù)字信號雖然也適用于數(shù)字信號，為描述周期性數(shù)字信號我們進(jìn)行重新定義。我們進(jìn)行重新定義。l比特間隙和比特率比特間隙和比特率l比特間隙是發(fā)送一比特所需要的時間，但不是周比特間隙是發(fā)送一比特所需要的時間，但不是周期。比特率是一秒鐘內(nèi)的比特間隙數(shù)，也不是頻期。比特率是一秒鐘內(nèi)的比特間隙數(shù)，也不是頻率。率。l比特率是每秒發(fā)送的比特數(shù)，經(jīng)常用比特率是每秒發(fā)送的比特數(shù)，經(jīng)常用bps（比特（比特/秒）做單位。秒）做單位。第45頁SQL Server實用

36、簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言比特率和比特間隙圖比特率和比特間隙圖第46頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言2數(shù)字信號分解數(shù)字信號分解l在學(xué)習(xí)模擬復(fù)合信號時，我們了解了一個數(shù)字信在學(xué)習(xí)模擬復(fù)合信號時，我們了解了一個數(shù)字信號可以被分解成無窮多個被稱為諧波的簡單正弦號可以被分解成無窮多個被稱為諧波的簡單正弦波，每個諧波都有不同的振幅、頻率和相位。波，每個諧波都有不同的振幅、頻率和相位。第47頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言數(shù)字信號的諧波圖數(shù)字信號的諧波圖第48頁SQL Server實

37、用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.介質(zhì)的極限帶寬介質(zhì)的極限帶寬l奈奎斯特定理指出，以每秒位數(shù)表示的最大數(shù)據(jù)奈奎斯特定理指出，以每秒位數(shù)表示的最大數(shù)據(jù)傳輸速率傳輸速率D為：為：D = 2Blog2Kl奈奎斯特定理給出了一個實際無法達(dá)到的絕對最奈奎斯特定理給出了一個實際無法達(dá)到的絕對最大值。實際上，工程師們已經(jīng)觀察到實際通信系大值。實際上，工程師們已經(jīng)觀察到實際通信系統(tǒng)總是被一些稱為噪聲（統(tǒng)總是被一些稱為噪聲（noise）的背景干擾所）的背景干擾所限制，而這些噪聲使得達(dá)到理論極限傳輸速率成限制，而這些噪聲使得達(dá)到理論極限傳輸速率成為不可能。為不可能。第49頁SQL Ser

38、ver實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率l1948年，香農(nóng)（年，香農(nóng)（Claude Shannon）推廣了奈奎）推廣了奈奎斯特的結(jié)果，指出了在噪聲影響下傳輸系統(tǒng)所能斯特的結(jié)果，指出了在噪聲影響下傳輸系統(tǒng)所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。香農(nóng)的結(jié)果即香農(nóng)定達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。香農(nóng)的結(jié)果即香農(nóng)定理可以描述為：理可以描述為：C = B log2（1+S/N）l其中其中C是用每秒位數(shù)表示的線路容量的實際限制是用每秒位數(shù)表示的線路容量的實際限制值，值，B是硬件帶寬，是硬件帶寬，S是平均信號強度，是平均信號強度，N是平均是平均噪聲強度。通常

39、信噪噪聲強度。通常信噪S/N并不直接表示，工程師并不直接表示，工程師大多使用數(shù)值大多使用數(shù)值10log10S/N，它的單位為分貝（，它的單位為分貝（decibel），縮寫為），縮寫為dB。例如，如果。例如，如果S/N的比值為的比值為100，對應(yīng)分貝值則為，對應(yīng)分貝值則為20dB，如，如S/N的比值為的比值為1000，對應(yīng)分貝值則為，對應(yīng)分貝值則為30dB。第50頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言4. 網(wǎng)絡(luò)帶寬和時延網(wǎng)絡(luò)帶寬和時延l在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)信息的傳輸性能有兩種在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)信息的傳輸性能有兩種基本衡量方法：帶寬（基本衡量方法：帶

40、寬（bandwidth）和時延（）和時延（1atency），也稱延遲（），也稱延遲（delay）。）。l網(wǎng)絡(luò)的帶寬是在一段特定的時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)所能傳送網(wǎng)絡(luò)的帶寬是在一段特定的時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)所能傳送的比特數(shù)。例如，一個網(wǎng)絡(luò)帶寬為的比特數(shù)。例如，一個網(wǎng)絡(luò)帶寬為10Mbps，意，意味著每秒能傳送味著每秒能傳送1000萬個比特。有時候，按傳送萬個比特。有時候，按傳送每個比特所花時間長短來看帶寬也是很有用的。每個比特所花時間長短來看帶寬也是很有用的。例如在一個例如在一個10Mbps的網(wǎng)絡(luò)上，傳送每個比特用的網(wǎng)絡(luò)上，傳送每個比特用0.1s。我們可以通過信號的特征參數(shù)，驗證之前。我們可以通過信號的特征參數(shù)，驗證之前

41、章節(jié)個涉及的概念。章節(jié)個涉及的概念。第51頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言總時延總時延l總時延總時延Latency：傳播延遲：傳播延遲Propagation +傳輸延傳輸延遲遲 Transmit + 排隊時延排隊時延Queue；l傳播時延傳播時延Propagation =傳播距離傳播距離 Distance / 介介質(zhì)質(zhì)傳播速度傳播速度Speed of Light；l傳輸時延傳輸時延Transmit =傳輸量傳輸量 Size/帶寬帶寬Bandwidth第52頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言信道容量（延

42、遲和帶寬的乘積）信道容量（延遲和帶寬的乘積）l討論這兩種度量的乘積也是很有用的，通常叫做討論這兩種度量的乘積也是很有用的，通常叫做延遲和帶寬的乘積（延遲和帶寬的乘積（delay X bandwidth product）。直觀地說，如果我們將一對進(jìn)程之）。直觀地說，如果我們將一對進(jìn)程之間的信道看成一個中空的管道，時延相當(dāng)于管道間的信道看成一個中空的管道，時延相當(dāng)于管道的長度，帶寬相當(dāng)于管道的直徑，那么延遲和帶的長度，帶寬相當(dāng)于管道的直徑，那么延遲和帶寬的乘積就是管道的容積，即它所能容納的比特寬的乘積就是管道的容積，即它所能容納的比特數(shù)。數(shù)。第53頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章

43、 Transact-SQL語言l換一種說法，如果時延（用時間衡量）相當(dāng)于管換一種說法，如果時延（用時間衡量）相當(dāng)于管道的長度，那么給定每個比特的寬度（也用時間道的長度，那么給定每個比特的寬度（也用時間衡量），你可以計算出管道中能放多少比特。例衡量），你可以計算出管道中能放多少比特。例如，一條貫穿全國的信道單向時延為如，一條貫穿全國的信道單向時延為20ms，租用，租用線路的帶寬為線路的帶寬為2Mbps，則它能夠容納，則它能夠容納20l0-3s 2106b/s=40103b。第54頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言第55頁主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 物理層

44、特性物理層特性3.2 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)3.3 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸與接口3.4 信號信號3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼3.6 本章小結(jié)本章小結(jié) SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.5 數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼3.5.1 調(diào)制與編碼原理調(diào)制與編碼原理l模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)-模擬信號：采取電信號形式的模擬數(shù)據(jù)模擬信號：采取電信號形式的模擬數(shù)據(jù)可以原封不動地傳輸出去，也可以在較高頻率下可以原封不動地傳輸出去，也可以在較高頻率下進(jìn)行調(diào)制，以便滿足各種帶寬需要。進(jìn)行調(diào)制，以便滿足各種帶寬需要。l數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-模擬信號：模擬傳輸早在提出數(shù)字

45、數(shù)據(jù)模擬信號：模擬傳輸早在提出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)這一設(shè)想很久之前就已得到發(fā)展。因此，必須開這一設(shè)想很久之前就已得到發(fā)展。因此，必須開發(fā)調(diào)制器，以便把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成能在現(xiàn)有模擬發(fā)調(diào)制器，以便把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成能在現(xiàn)有模擬線路上傳輸?shù)哪M信號。線路上傳輸?shù)哪M信號。第56頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言l數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-數(shù)字信號：數(shù)字信號可以按照其原來形數(shù)字信號：數(shù)字信號可以按照其原來形式通過數(shù)字通信線路進(jìn)行傳輸，也可以編碼成不式通過數(shù)字通信線路進(jìn)行傳輸，也可以編碼成不同類型的數(shù)字信號，即代表兩個不同二進(jìn)制值的同類型的數(shù)字信號，即代表兩個不同二進(jìn)制值的數(shù)字信號

46、。數(shù)字信號。l模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)-數(shù)字信號：為了使模擬信號能在數(shù)字通數(shù)字信號：為了使模擬信號能在數(shù)字通信線路上傳輸，已開發(fā)出能將模擬信號變換成數(shù)信線路上傳輸，已開發(fā)出能將模擬信號變換成數(shù)字信號的方法。字信號的方法。第57頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.5.2 數(shù)字?jǐn)?shù)字-數(shù)字編碼數(shù)字編碼l在許多數(shù)字在許多數(shù)字-數(shù)字編碼機制中，我們只討論對數(shù)據(jù)數(shù)字編碼機制中，我們只討論對數(shù)據(jù)通信最有用的編碼機制。它們可以歸為三大類：通信最有用的編碼機制。它們可以歸為三大類：單極性編碼，極化編碼和雙極性編碼。單極性編碼，極化編碼和雙極性編碼。l單極性編碼很簡單，在實

47、際使用中只有一種技術(shù)單極性編碼很簡單，在實際使用中只有一種技術(shù)。極化編碼有三個子類，非歸零型，歸零型和雙。極化編碼有三個子類，非歸零型，歸零型和雙相位型，其中兩種各自有許多變形。第三種雙極相位型，其中兩種各自有許多變形。第三種雙極型編碼，有三個變型：型編碼，有三個變型：AMI，B8ZS和和HDB3。第58頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語言3.5.3 模擬模擬-數(shù)字編碼數(shù)字編碼l模擬模擬-數(shù)字編碼是用數(shù)字信號來表示模擬信息。數(shù)字編碼是用數(shù)字信號來表示模擬信息。l模擬模擬-數(shù)字編碼技術(shù)的第一步是脈沖振幅調(diào)制（數(shù)字編碼技術(shù)的第一步是脈沖振幅調(diào)制（PAM）

48、。這種技術(shù)是通過接收模擬信號，對它進(jìn)）。這種技術(shù)是通過接收模擬信號，對它進(jìn)行采樣，然后根據(jù)采樣結(jié)果產(chǎn)生一系列脈沖。術(shù)行采樣，然后根據(jù)采樣結(jié)果產(chǎn)生一系列脈沖。術(shù)語語“采樣采樣”是指每隔相等的時間間隔就測量一次是指每隔相等的時間間隔就測量一次信號振幅。信號振幅。l在在PAM中的采樣技術(shù)在其他工程領(lǐng)域用得比數(shù)據(jù)中的采樣技術(shù)在其他工程領(lǐng)域用得比數(shù)據(jù)通信中更多。盡管如此，通信中更多。盡管如此，PAM是一種稱為脈沖碼是一種稱為脈沖碼調(diào)制技術(shù)（調(diào)制技術(shù)（PCM）的重要模擬）的重要模擬-數(shù)字編碼技術(shù)的基數(shù)字編碼技術(shù)的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。第59頁SQL Server實用簡明教程(第三版)第3章 Transact-SQL語

49、言3.5.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字-模擬編碼模擬編碼l在數(shù)字在數(shù)字-模擬編碼的許多機制中，我們只討論對數(shù)模擬編碼的許多機制中，我們只討論對數(shù)據(jù)通信最常用的部分。據(jù)通信最常用的部分。l波的三個特性中的任意一個都可以以這種方式改波的三個特性中的任意一個都可以以這種方式改變，從而使我們至少有三種將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼到模變，從而使我們至少有三種將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼到模擬信號上的機制：幅移鍵控（擬信號上的機制：幅移鍵控（ASK），頻移鍵控），頻移鍵控（FSK），以及相移鍵控（），以及相移鍵控（PSK）。另外，還有）。另外，還有第四種將振幅和相位變化結(jié)合起來的機制叫正交第四種將振幅和相位變化結(jié)合起來的機制叫正交調(diào)幅（調(diào)幅（QAM）。其中正交調(diào)幅（）。其中正交調(diào)幅（QAM）是效率）是效率最高的，也是現(xiàn)在