計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-物理層要點課件

第二章物理層

PhysicalLayercourse9/13/20231第二章物理層

PhysicalLayercourse8/第二章物理層在信道上傳輸數(shù)據(jù)有哪些限制？傳輸介質(zhì)分類？物理層中的一些新概念和術(shù)語？9/13/20232第二章物理層在信道上傳輸數(shù)據(jù)有哪些限制？8/3/2023第二章物理層2.1物理層的基本概念2.2信道極限容量2.3傳輸介質(zhì)2.4無線傳輸2.5模擬傳輸與數(shù)字傳輸2.6常用的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)9/13/20233第二章物理層2.1物理層的基本概念8/3/20233

2.1物理層的基本概念物理層主要考慮的就是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流。物理設(shè)備與傳輸媒體種類繁多；通信手段多樣；物理層的作用正是要盡可能地屏蔽這些差異，使其上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，不必考慮網(wǎng)絡(luò)具體的傳輸媒體是什么。

9/13/202342.1物理層的基本概念物理層主要考慮的就是怎樣才能在連接

2.1物理層的基本概念用OSI物理層模型（實體、服務(wù)原語、協(xié)議數(shù)據(jù)單元等）來描述物理層不太合適。

在OSI提出之前，許多物理層規(guī)程或協(xié)議已經(jīng)制定；早期的物理層規(guī)程沒有像OSI那樣將服務(wù)定義和協(xié)議區(qū)分開來；將物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性。

9/13/202352.1物理層的基本概念用OSI物理層模型（實體、服務(wù)原語

2.1物理層的基本概念物理層的特性1.機械特性－接口所用連接器的形狀、尺寸、引線數(shù)目、排列等。2.電氣特性－接口線的電平范圍和0、1含義。3.功能特性－接口線的功能和含義。4.過程特性－實現(xiàn)各種功能時各線信號的表示和順序。9/13/202362.1物理層的基本概念物理層的特性8/3/20236

2.1物理層的基本概念物理層的主要作用 物理層的主要作用就是給其服務(wù)用戶（即數(shù)據(jù)鏈路層或數(shù)據(jù)鏈路層實體）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流的能力。首先激活（建立）一個連接維持這個連接去活（釋放）這個連接9/13/202372.1物理層的基本概念物理層的主要作用8/3/20237

2.2信道的極限容量1.有限帶寬無噪聲信道上的最高碼元傳輸速率和最高數(shù)據(jù)率。1924年,Nyquist準(zhǔn)則：最高碼元速率：2WBaud最高數(shù)據(jù)率為：W為理想低通信道的帶寬，單位為Hz。V為信號的離散級數(shù)。9/13/202382.2信道的極限容量1.有限帶寬無噪聲信道上的最高碼元傳

2.2信道的極限容量2.噪聲信道上的最高數(shù)據(jù)率:1948年,Shannon公式：最高數(shù)據(jù)率為W為信道的帶寬，單位為Hz。S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率。N為信道內(nèi)部的高斯噪聲的功率。S/N為信噪比。用分貝表示：10log10S/N9/13/202392.2信道的極限容量2.噪聲信道上的最高數(shù)據(jù)率:8/3/

2.2信道的極限容量信道的帶寬越大，信道中的信噪比越大，則最大的數(shù)據(jù)傳輸率就越高。提高每一碼元攜帶的信息量，可以提高數(shù)據(jù)傳輸率。9/13/2023102.2信道的極限容量信道的帶寬越大，信道中的信噪比越大，

2.2信道的極限容量3.時延傳播時延-電磁波在信道中傳播所需的時間。取決于電磁波在信道上的傳播速率以及所傳播的距離。發(fā)送時延-發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時間。取決于數(shù)據(jù)塊的長度和數(shù)據(jù)傳輸速率。重發(fā)時延-因傳輸差錯而重發(fā)的時延。9/13/2023112.2信道的極限容量3.時延8/3/2023112.3傳輸介質(zhì)雙絞線（twistedpair)屏蔽雙絞線STP(Shield)非屏蔽雙絞線UTPUTPCategory3,5同軸電纜（coaxialcable)50同軸電纜(數(shù)字傳輸）75同軸電纜（模擬傳輸）9/13/2023122.3傳輸介質(zhì)雙絞線（twistedpair)8/3/22.3傳輸介質(zhì)光纜25000－3000GHz帶寬，通信容量非常大。多模單模波分多路復(fù)用WDM(wavelength)：光纖信道上使用的頻分多路復(fù)用。9/13/2023132.3傳輸介質(zhì)光纜8/3/2023132.3傳輸介質(zhì)9/13/2023142.3傳輸介質(zhì)8/3/2023142.4無線傳輸無線傳輸所使用的頻段f=c無線電蜂窩無線電。GSM,CDMA微波地面微波、衛(wèi)星通信（同步、底軌）紅外－短距離通信9/13/2023152.4無線傳輸無線傳輸所使用的頻段8/3/2023152.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸計算機接收和發(fā)送的是數(shù)據(jù)。計算機通過模擬通信接口，必須經(jīng)過D/A或A/D轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過調(diào)制/解調(diào)在模擬用戶環(huán)路上傳輸。高速MODEM提高每碼元承載的比特數(shù)。提高信噪比。（A/D和D/A引起較大的量化噪聲）9/13/2023162.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸計算機接收和發(fā)送的是數(shù)據(jù)。8/3/A/DA/DA/DA/DD/AD/A2/44/22/4V.34ModemV.34Modem56kModem56kModemInternet服務(wù)商交換機交換機交換機數(shù)字信號數(shù)字信號2.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸9/13/202317A/DA/DA/DA/DD/AD/A2/44/22/4V.32.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸脈碼調(diào)制PCM一個電話信道帶寬3.4kHz；8k采樣；每個樣本用8bits表示。因此一路標(biāo)準(zhǔn)的PCM信號速率為64kbps.歐洲標(biāo)準(zhǔn)E1一個時分復(fù)用幀包括32個時隙。但是有二個時隙分別用于同步和信令，只用30個時隙傳數(shù)據(jù)。9/13/2023182.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸脈碼調(diào)制PCM8/3/2023182.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸歐洲標(biāo)準(zhǔn)E1因此E1的數(shù)據(jù)率為64k30＝1920kbps。但是如果按照32個時隙計算，E1的數(shù)據(jù)率為64k32=2048kbps。北美標(biāo)準(zhǔn)T1包括24路，加1bit幀同步碼。那么數(shù)據(jù)率為64k24+18000＝1544kbps。9/13/2023192.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸歐洲標(biāo)準(zhǔn)E18/3/2023192.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸SONET/SDH光纖TDM標(biāo)準(zhǔn)：北美SONET（同步光纖網(wǎng)絡(luò)）和CCITT的SDH（同步數(shù)字系列）長話的物理層大量使用SONET干線（美）最初的設(shè)計是使SONET成為TDM系統(tǒng)，因此它是一個同步系統(tǒng)?；舅俾剩好?25s傳一幀(810B)，每秒81088000=51.84Mbps稱為同步傳輸信號STS-1.9/13/2023202.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸SONET/SDH8/3/20232.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸每個字節(jié)為一個子信道，每秒8000次，代表一個PCM信道。對應(yīng)于STS-n的光纖載波（opticalcarrier）稱作OC-n。STM（synchronousTransportMode)：SDH的速率模式。C(Concatenated):并置。STS-3c作為一條STS線路信號，封裝了3條STS-1的容量，作為單個實體傳送、復(fù)用和交換，而不是看成是3條STS-1信號。9/13/2023212.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸每個字節(jié)為一個子信道，每秒80002.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸9/13/2023222.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸8/3/2023222.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸9/13/2023232.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸8/3/2023232.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸9/13/2023242.5模擬傳輸和數(shù)字傳輸8/3/2023242.6物理層標(biāo)準(zhǔn)簡介RS-232ERS－449略，參見“計算機通信”課程。9/13/2023252.6物理層標(biāo)準(zhǔn)簡介RS-232E8/3/2023252.7Summary物理層是所有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。大自然在所有信道上加了兩個限制，它決定了信道的帶寬。這些限制是：無噪聲信道的Nyquist準(zhǔn)則和有噪聲信道的Shannon極