計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)微課版 課件 模塊3　構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)思維導(dǎo)圖課前回顧課前回顧1．計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。物理層定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸介質(zhì)之間的溝通方法，它所關(guān)注的內(nèi)容與傳輸介質(zhì)相關(guān)，但與看得見摸得著的傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不是一回事。（1）物理層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是__________，不能直接在介質(zhì)上傳輸，需將其__________或__________，變成適合介質(zhì)傳輸?shù)腳_________。課前回顧（2）物理層協(xié)議使用__________、__________、__________和__________等4個特性來描述，其中前兩個特性從接口的大小、尺寸、引腳數(shù)量、功能等層面反映了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的標準，后兩個特性從發(fā)送信號的表示和先后順序等層面反映了傳輸信號的物理標準。（3）物理層還考慮了通信設(shè)備之間的連接方式，如在廣域網(wǎng)中采用__________連接方式，在局域網(wǎng)中采用__________連接方式。課前回顧2．請仔細觀察下圖，總結(jié)信息、數(shù)據(jù)和信號之間的關(guān)系。課前回顧（1）人與人之間交換的是信息，人們通過網(wǎng)絡(luò)獲取信息。（2）信號是傳輸介質(zhì)上的電磁波。信號也可以分為模擬信號和數(shù)字信號，請指出圖下中哪一個描述的是模擬信號？不同信號之間可以相互轉(zhuǎn)化，如大家熟知的調(diào)制解調(diào)器就是實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號相互轉(zhuǎn)換的物理層設(shè)備。0V(t)t0V(t)t課前回顧（3）信息是通過解釋數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的，數(shù)據(jù)是通過信號進行傳輸?shù)?。?shù)據(jù)可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)，如人們說話的聲音是__________，計算機處理的是__________。123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)9

學(xué)習(xí)提示學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1.了解并行通信與串行通信的特點。2.了解單工、半雙工和全雙工通信方式的特點。3.掌握異步傳輸和同步傳輸?shù)母拍睢?.通過學(xué)習(xí)單工、半雙工、全雙工三種通信方式的特點，明確各自都有其存在的意義與應(yīng)用價值，引導(dǎo)學(xué)生思考人生的價值，無論平凡偉大，都可以活出自己的精彩。2.由計算機內(nèi)部采用并行傳輸，在通信線路上使用串行傳輸?shù)倪x擇依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生要以辯證的方式看待問題，條件不同則處理結(jié)果不同，具體問題具體分析。素質(zhì)目標能力目標1.能夠使用常見的網(wǎng)絡(luò)仿真工具。課程導(dǎo)入重點本節(jié)目標能夠使用網(wǎng)絡(luò)仿真工具驗證半雙工和全雙工通信方式。串行通信較并行通信的優(yōu)勢。難點主題一：數(shù)據(jù)通信方式學(xué)習(xí)目標了解并行通信與串行通信的特點；了解單工、半雙工和全雙工通信方式的特點；掌握異步傳輸和同步傳輸?shù)母拍睢?3

并行通信與串行通信并行通信14

發(fā)送設(shè)備87654321接收設(shè)備數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)線并行通信是指數(shù)據(jù)以成組的方式在多個并行信道上同時進行傳輸，即有多個數(shù)據(jù)位同時在兩個設(shè)備之間傳輸優(yōu)點：速度快，處理簡單缺點：費用高，僅適合于近距離和高速率的通信并行通信與串行通信串行通信發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備87654321并行到串行轉(zhuǎn)換串行到并行轉(zhuǎn)換脈沖信號概念：數(shù)據(jù)編碼后形成的脈沖信號串行地在一條信道上傳輸優(yōu)點：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，成本低；適合長距離，如廣域網(wǎng)通信場合缺點：速率低傳輸介質(zhì)15

通信雙方的交互方向單工(Simplex)通信16

接收端發(fā)送端×單向信道單向傳輸不能反向傳輸數(shù)據(jù)信號僅沿一個方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，接收方只能接收不能發(fā)送單工(Simplex)指的是通信信道是單向信道，任何時候都不能改變信號的傳送方向廣播電視通信雙方的交互方向半雙工(HalfSimplex)通信發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端接收器信號傳輸接收器發(fā)送器發(fā)送器半雙工信道可以反向傳輸，但同一時刻只能單向半雙工通信中信號可以沿著兩個方向傳送，但同一時刻只限于一個方向傳輸，即兩個方向的傳輸只能交替進行對講機17

通信雙方的交互方向全雙工(FullSimplex)通信發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端接收器信號傳輸接收器發(fā)送器發(fā)送器全雙工信道可以同時雙向傳輸指同時可以作雙向的通信，通信的一方在發(fā)送信息的同時也能接收信息計算機間通信18

異步傳輸與同步傳輸同步的概念19

就是接收端要按照發(fā)送端發(fā)送的每個碼元的重復(fù)頻率及起止時間來接收數(shù)據(jù)。分為同步傳輸和異步傳輸，主要解決串行數(shù)據(jù)傳輸中通信雙方的碼組或字符的同步問題如果收發(fā)雙方的時鐘不同步，即使只有較小的誤差，隨著時間的增加，誤差不斷的積累，也會使收發(fā)之間失步異步傳輸與同步傳輸異步傳輸（AsynchronousTransmission）20

優(yōu)點：字符同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙發(fā)的時鐘信號不需嚴格同步所謂異步傳輸（AsynchronousTransmission）又稱起止式傳輸，即指發(fā)送者和接收者之間不需要合作異步傳輸與同步傳輸異步傳輸（AsynchronousTransmission）21

主機B110101011010110110101100110110停止位數(shù)據(jù)位起始位主機A優(yōu)點：字符同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙發(fā)的時鐘信號不需嚴格同步缺點：對每一個字符都需要加入“起”、“止”碼元，使傳輸效率變低，圖中數(shù)據(jù)位占8位，控制位2位，其傳輸效率為8/(8+2)=80%異步傳輸與同步傳輸同步傳輸（SynchronousTransmission）22

同步傳輸(Synchronous)就是使接收端接收的每一個數(shù)據(jù)塊或一組字符都要和發(fā)送端準確地保持同步。在下串?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送前，為保證數(shù)據(jù)同步，一般采用一個同步字節(jié)“01111110”，并在結(jié)束時使用該同步字節(jié)。主機B011111101010101101101…1011001101101111110主機A同步字節(jié)同步字節(jié)數(shù)據(jù)幀傳輸效率高，適合較高速率的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)假定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位為800位，同步字符占16位，其數(shù)據(jù)傳輸效率為800/(800+16)=98.04%，傳輸效率較高異步傳輸與同步傳輸同步傳輸與異步傳輸?shù)膮^(qū)別23

異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?。異步傳輸通過字符起止的開始和停止碼抓住再同步的機會，而同步傳輸則是以數(shù)據(jù)中抽取同步信息。異步傳輸對時序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時鐘線路協(xié)調(diào)時序。異步傳輸相對于同步傳輸效率較低。課堂練習(xí)24

1.在同一個信道上的同一時刻，能夠進行雙向數(shù)據(jù)傳送的通信方式是（

）。A.單工 B.半雙工 C.全雙工D.上述三種均不是2.同步傳輸時字符間不需要間隔。（

）構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)26

學(xué)習(xí)提示學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1.了解傳輸介質(zhì)的特性。2.了解雙絞線的分類、特性和網(wǎng)線的連接組件。3.掌握網(wǎng)線的制作標準和應(yīng)用標準。4.了解光纖通信系統(tǒng)、光纖分類及其特性。傳輸介質(zhì)的覆蓋范圍特性對數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量有決定性影響，引導(dǎo)學(xué)生從客觀需求出發(fā)，兼顧各方，合理取舍，中庸行事，滿足需求是第一要素和最后底線素質(zhì)目標技能目標能夠制作標準網(wǎng)線。能夠使用網(wǎng)線正確連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。課前評估在進行網(wǎng)絡(luò)通信之前，必須在本地網(wǎng)絡(luò)上建立一個物理連接。物理連接可以通過有線連接，也可以通過無線連接，如圖所示。請盡可能地列舉圖中所包含的有線連接和無線連接的傳輸介質(zhì)。主題二：常見傳輸介質(zhì)學(xué)習(xí)目標了解傳輸介質(zhì)的特性；了解雙絞線的分類、特性和網(wǎng)線的連接組件；掌握網(wǎng)線的制作標準和應(yīng)用標準；30

了解光纖通信系統(tǒng)、光纖分類及其特性。傳輸介質(zhì)的分類31

傳輸介質(zhì)計算機網(wǎng)絡(luò)中用于連接相互通信的各個計算機的物理媒體有線傳輸介質(zhì)，也稱導(dǎo)向傳輸媒體，將信號約束在一個物理導(dǎo)體之內(nèi)；無線傳輸介質(zhì)，也稱非導(dǎo)向傳輸媒體，不能將信號約束在某個空間范圍內(nèi)傳輸介質(zhì)的特性32

傳輸特性對數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量（快、準、遠）有決定性影響，通常是影響傳輸介質(zhì)性能的重要指標物理特性傳輸特性抗干擾特性：噪聲會引發(fā)信號的變形，數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)差錯地理范圍相對價格：考慮技術(shù)上可行，工程上可能不行雙絞線33

雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線組成，典型的雙絞線有一對的，有四對的把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，因此得名，并降低信號的干擾實際使用時，雙絞線是由多對雙絞線一起包在一個絕緣電纜套管里的雙絞線是目前局域網(wǎng)中最常用的一種布線材料雙絞線概述雙絞線34

雙絞線的分類雙絞線按其是否有屏蔽，可分為屏蔽雙絞線(STP)和非屏蔽雙絞線(UTP)。二者的差異在于屏蔽雙絞線在一對雙絞線外面有金屬筒纏繞雙絞線35

雙絞線的分類按照TIA和EIA規(guī)定的頻率劃分類別傳輸速率用途1類線纜最大達20kbps可用于語音通信2類線纜最高4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)3類線纜最高10Mbps主要應(yīng)用于語音、10M以太網(wǎng)（10BASE-T）和4Mbps令牌環(huán)4類線纜最高16Mbps主要用于基于令牌的局域網(wǎng)、10M以太網(wǎng)（10BASE-T）和100Mbps以太網(wǎng)100BASE-T5類線纜最高100Mbps主要用于100M以太網(wǎng)（100BASE-T）和1000M以太網(wǎng)（1000BASE-T）超5類線纜100Mbps主要用于1000M以太網(wǎng)6類線纜最大可達1000Mbps主要用于100M快速以太網(wǎng)和1000M以太網(wǎng)超6類線纜1000Mbps主要應(yīng)用1000M以太網(wǎng)中7類線纜可達10Gbps將來使用在萬兆以太網(wǎng)大對數(shù)電纜：適合語音通信雙絞線雙絞線的特性36

雙絞線既可以傳輸模擬信號，也可以傳輸數(shù)字信號數(shù)據(jù)傳輸速率與信號編碼方式、距離有很大關(guān)系規(guī)定雙絞線的最大距離為100m雙絞線網(wǎng)線連接組件37

網(wǎng)線的連接組件是水晶頭——RJ-45RJ45PatchPanel雙絞線網(wǎng)線的制作標準38

有EIA/TIA568A和568B兩種網(wǎng)線制作標準兩種標準的線序需要牢記工程上通常使用568B標準，一個網(wǎng)絡(luò)工程項目建議使用同一標準線序12345678EIA/TIA568B白橙橙白綠藍白藍綠白棕棕EIA/TIA568A白綠綠白橙藍白藍橙白棕棕雙絞線判斷網(wǎng)線的優(yōu)劣：39

網(wǎng)線上的標識（cat3，cat5）網(wǎng)速網(wǎng)線柔韌性。質(zhì)地好的網(wǎng)線一般采用純銅制作，可以任意彎曲，彎曲后會慢慢恢復(fù)原形。在銅中添加了其他的金屬元素，做出來的導(dǎo)線比較硬，不易彎曲，有凹陷感，彎曲后不易恢復(fù)原形在使用中容易產(chǎn)生斷線。網(wǎng)線可燃性、抗溫性。用剪刀切取網(wǎng)線外皮，用打火機對著外皮燃燒，正品網(wǎng)線的外皮會在焰火的燒烤之下逐步被熔化變形，但外皮不會自己燃燒起來。正品網(wǎng)線采用的外皮材料可以抵抗高達50度左右的高溫考驗，不會出現(xiàn)類似網(wǎng)線被軟化或者變形的現(xiàn)象發(fā)生。外皮伸展性。雙手用力拉正規(guī)網(wǎng)線時，外皮都具有伸展性。如果用力將網(wǎng)線外皮拉斷，或者外皮在外力作用下，有裂縫現(xiàn)象的話，就說明該網(wǎng)線的質(zhì)量有問題。雙絞線網(wǎng)線的制作40

雙絞線三種網(wǎng)線類型及其作用41

直連線、交叉線和全反線直連線、交叉線一般用于終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接，用于數(shù)據(jù)通信全反線應(yīng)用于連接一臺工作站到交換機，或者連接路由器的控制端口(ConsolePort)直連線和交叉線連接規(guī)則：相同或同性設(shè)備相連，使用交叉線，否則使用直連線同軸電纜同軸電纜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用42

同軸電纜也是一種常用的傳輸介質(zhì)。它也像雙絞線一樣由一對導(dǎo)體組成，但它們是按照“同軸”的形式構(gòu)成線對電纜銅芯絕緣層屏蔽層（銅網(wǎng)）外絕緣層最里面是由圓形的金屬芯線組成的內(nèi)導(dǎo)體，一般采用銅質(zhì)材料做成，用來傳輸信號；在內(nèi)導(dǎo)體外面包裹一層絕緣材料，外面再套一個通常由編織線組成的空心的圓柱形外導(dǎo)體，可以屏蔽噪聲，也可以做信號地線；最外面則是起保護作用的塑料封套同軸電纜相對于雙絞線價格貴，但數(shù)據(jù)傳輸速率高、帶寬較寬、傳輸距離較長和抗干擾能力較強。傳統(tǒng)的以太局域網(wǎng)中采用的就是基帶同軸電纜同軸電纜同軸電纜的分類43

廣泛使用的同軸電纜有兩種：一種是阻抗為50Ω的基帶同軸電纜；另一種是阻抗為75Ω的寬帶同軸電纜基帶同軸電纜主要用于傳輸數(shù)字信號，可作為計算機局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)，曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)以太網(wǎng)的粗纜和細纜就屬于基帶同軸電纜，但是同軸電纜支持的數(shù)據(jù)傳輸速度只有1OMb/s，無法滿足目前局域網(wǎng)的傳輸速度要求，所以在計算機局域網(wǎng)布線中，已不再使用同軸電纜寬帶同軸電纜用于傳輸模擬信號，用于視頻傳輸，它是有線電視系統(tǒng)CATV中的標準傳輸電纜光纖光纖之父的故事44

“光纖之父”是華裔物理學(xué)家、香港中文大學(xué)前校長高錕教授的美稱。早在1966年，高錕就在一篇論文中首次提出用玻璃纖維作為光波導(dǎo)用于通訊的理論。這個理論引起了世界通信技術(shù)的一次革命。隨著第一個光纖系統(tǒng)于1981年成功問世，高錕“光纖之父”美譽傳遍世界。2009年，高錕因在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”的突破性成就，獲得諾貝爾物理學(xué)獎。光纖45

光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，用于傳輸光信號光纖不容易受電磁或無線電頻率干擾，所以傳輸速率較高、帶寬較寬、傳輸距離也較遠同時，光纖也比較輕便，容量較大，本身化學(xué)性穩(wěn)定不易腐蝕，能適應(yīng)惡劣環(huán)境入射角折射角包層纖芯光的傳播過程全反射原理：當(dāng)光纖從高折射率的纖芯射向低折射率的包層時，其折射角大于入射角，因此，當(dāng)入射角足夠大時，就會出現(xiàn)全反射光纖主要利用光的全發(fā)射原理實現(xiàn)通信的，傳輸中沒有什么損耗光纖46

由于計算機只能接收電信號，光纖連接計算機時需要光電收發(fā)器進行光電轉(zhuǎn)換光纖通信是指利用光纖傳播光脈沖的通信過程。有光脈沖相當(dāng)于數(shù)字信號1，沒有光脈沖相當(dāng)于數(shù)字信號0。光纖只能單向傳輸，雙向傳輸，需要使用兩根光纖LED：定向性差，壽命短，價格低ILD：定向性好，壽命長，價格高光電轉(zhuǎn)換光纖光纖分類47

光纖工作的三個中心波長為0.85mm、1.3mm和1.55mm，帶寬很大根據(jù)傳輸點模數(shù)的不同，可以分為單模光纖和多模光纖所謂“模”是指以一定角度進入光纖的一束光單模光纖和多模光纖特性比較比較項目單模光纖多模光纖速度快慢距離長短成本高低光源ILDLED光纖光纖特性48

光纖規(guī)格表示：纖芯直徑/反射包層直徑，常見的有：62.5/125mm、50/125mm、8.3/125mm（單模）光纖主要用于長距離數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)的主干和惡劣環(huán)境中光纖光纖的連接組件49

光纖配線架與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間使用光纖跳線連接常用的光纖插頭：SC型與ST型有線傳輸介質(zhì)的比較50

無線介質(zhì)和傳輸介質(zhì)的選擇無線介質(zhì)51

傳輸介質(zhì)除了同軸電纜、雙絞線和光纖外，還有一種手段是根本不使用導(dǎo)線，這就是利用無線介質(zhì)進行通信。無線網(wǎng)絡(luò)采用與有線網(wǎng)絡(luò)同樣的工作方法，它們按PC、服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、無線適配器和訪問點，通過無線傳輸介質(zhì)建立網(wǎng)絡(luò)。無線通信傳輸主要有兩種手段：

1）無線電波，即短波、超短波或微波。

2）光波，即激光和紅外線。課堂練習(xí)52

3下列（）使用直通電纜 A通過控制臺端口連接路由器時 B連接兩臺交換機時 C連接主機與交換機時 D一般使用激光作為光源構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)54

學(xué)習(xí)提示學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1.了解基帶編碼和頻帶編碼的概念。掌握不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯、

特編碼的特點。3.掌握幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控的特點。通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)傳輸過程中采用不同的調(diào)制方式，理解方法論的內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度對待和解決問題素質(zhì)目標技能目標能夠分析實際通信系統(tǒng)的速率指標課前評估波形變換的操作。如圖所示，調(diào)制是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能在電話網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)哪M信號的過程，解調(diào)執(zhí)行相反的過程；編碼是將數(shù)字信號變換成另一種類型的數(shù)字信號，解碼執(zhí)行相反過程。請思考計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，寬帶接入ADSL技術(shù)中使用了波形變換的__________操作，當(dāng)前局域網(wǎng)中使用了波形變換的__________操作。為了便于討論，將調(diào)制或編碼前的數(shù)字信號稱為基帶信號，經(jīng)過調(diào)制后的信號稱為頻帶信號，經(jīng)過編碼操作后的信號仍然稱為基帶信號?；谶@些認識后，可以將調(diào)制和編碼分別理解為頻帶調(diào)制和基帶編碼。主題三：數(shù)據(jù)編碼技術(shù)學(xué)習(xí)目標了解基帶編碼和頻帶編碼的概念；掌握不歸零編碼、曼切斯特編碼、差分曼切斯特編碼的特點；掌握幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控的特點。58

物理層的功能59

物理層的PDU為BitsBits為一系列二進制數(shù)據(jù)，不能直接在介質(zhì)上傳輸，需將其調(diào)制或編碼，變成適合介質(zhì)傳輸?shù)男盘?。?shù)字信號的度量單位碼元，與其信號波形中電平的個數(shù)相關(guān)比特的同步收發(fā)雙方比特一致的情況，稱為比特同步線路的連接點到點和點到多點傳輸方式單向、雙向等信號60

信號是傳輸介質(zhì)上的電磁波，是具體的物理狀態(tài)信號可分為模擬信號（時間的連續(xù)函數(shù)）和數(shù)字信號（時間的離散函數(shù)）兩類信號有明顯的差別，兩者之間不存在不可逾越的鴻溝，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化主機A調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器BPSTN主機B完成數(shù)字信號與模擬信號的轉(zhuǎn)換完成模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)61

主機A主機B數(shù)據(jù)信息類型視頻音頻文本圖像……01010101101100101……01010111101000101……01100110101000101……11010101101100100數(shù)據(jù)（Data）是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材，是信號所表示的內(nèi)容可以在物理介質(zhì)上存儲和傳輸相同的信號表示的數(shù)據(jù)可能不一樣數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)信息62

信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，凡經(jīng)過加工處理或換算得到的數(shù)據(jù)，即可稱為信息

表示信息的形式可以是計算機網(wǎng)絡(luò)234.78數(shù)值、文字、

圖形、聲音、圖像以及動畫等，這些表示媒體歸根到底都是數(shù)據(jù)的一種形式。

信息、數(shù)據(jù)、信號之間的關(guān)系63

信號是傳輸?shù)妮d體數(shù)據(jù)是通過信號進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中包含信息信息是通過解釋數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的M字符集網(wǎng)頁經(jīng)M字符集編碼后M字符集網(wǎng)頁網(wǎng)站瀏覽器數(shù)據(jù)信息信號數(shù)據(jù)經(jīng)M字符集解碼后信息電信號光信號調(diào)制與解調(diào)64

實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號相互轉(zhuǎn)換的過程調(diào)制：把數(shù)字信號變換成模擬信號的過程解調(diào)：把模擬信號變換成數(shù)字信號的過程演示計算機與計算機之間通過電話網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)數(shù)字信號模擬信號PSTNModem（貓）基帶信號與基帶傳輸65

把計算機發(fā)送的數(shù)字信號“0”或“1”用兩種不同的電壓表示后，直接送到通信線路上傳輸?shù)男盘枺Q為基帶信號。在信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號稱為基帶傳輸譯碼器（網(wǎng)卡）發(fā)送端接收端編碼器（網(wǎng)卡）計算機終端系統(tǒng)計算機終端系統(tǒng)010101010010101010基帶信號在總線拓撲結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)中通常使用基帶傳輸技術(shù)頻帶傳輸66

基帶信號經(jīng)過調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號頻帶傳輸是指將數(shù)字信號調(diào)制為模擬信號后再發(fā)送和傳輸，到達接收端時再把模擬信號解調(diào)成原來的數(shù)字信號發(fā)送端接收端編碼器（網(wǎng)卡）計算機終端系統(tǒng)0101010基帶信號頻帶信號基帶信號調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器B解決了利用電話系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號的問題，還可以實現(xiàn)多路復(fù)用，提高傳輸信道利用率信道67

信道：由通信線路及通信設(shè)備組成，是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ乐鳈CAInternet主機B物理信道（高速公路）邏輯信道（各種車道）在一條物理信道上，可以建立多條邏輯信道，而每一條邏輯信道，只允許一路信號通過信道分類：可分為模擬信道和數(shù)字信道信道容量：信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘浚O限能力）。信道的實際傳輸速率要遠遠低于信道容量編碼68

原始比特流不能直接在信道上傳輸?shù)脑颍ň幋a的原因）原始信號包含有直流、低頻和高頻成分，若直接傳輸，會占用很大的帶寬直流成分也會被過濾掉，造成信號失真?zhèn)鬏斀橘|(zhì)固有的衰減和外界干擾的影響解決采用什么樣的電平來表示“0”或“1”的問題基帶編碼69

優(yōu)點：數(shù)據(jù)傳輸速率高缺點：傳輸距離短，抗噪聲能力弱，信道無法多路復(fù)用分類：不歸零碼（NRZ）70

是指編碼在發(fā)送“0”或“1”時，在一碼元的時間內(nèi)不會返回初始狀態(tài)(零)方法：用幅度變化來表示數(shù)據(jù)，用高電平表示“1”，用低電平表示“0”，電壓范圍取決于所采用的特定物理層標準優(yōu)點：實現(xiàn)簡單缺點：抗噪聲能力弱（含有直流分量），需要額外同步時鐘，收發(fā)雙方不能完全同步。0101101010判決門限1.00.50取樣時間t不歸零碼曼徹斯特編碼71

用跳變方式來表示數(shù)據(jù)。方法：將每比特的信號周期T分為前T/2和后T/2，用前T/2傳比特的反(原)碼，用后T/2傳送該比特的原(反)碼。在信號波形的中間位置進行跳變。優(yōu)點：具備自同步能力；抗干擾能力強缺點：數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/2，時鐘頻率的提高很困難，增加了頻帶寬度規(guī)律：在碼元中間位置向下跳變表示“0”，向上跳變表示“1”。上跳變和下跳變沒有交替中間跳變，低跳至高表示1差分曼徹斯特編碼72

方法：在信號波形的開始位置進行跳變，一個比特開始處存在跳變則表示“0”，無跳變則表示“1”。優(yōu)點：具備自同步能力；抗干擾能力更強，跳變更容易檢測缺點：需要較復(fù)雜的編碼技術(shù)規(guī)律：在碼元開始位置有跳變表示“0”，無跳變表示“1”。在碼元中間位置上調(diào)變和下調(diào)變交替中間跳變只作同步用起始位置無跳變表示1課堂練習(xí)73

畫出數(shù)據(jù)10001101的不歸零碼（NRZ）、曼徹斯特編碼（Manchester）、差分曼徹斯特編碼（DifferenceManchester）。頻帶調(diào)制74

傳統(tǒng)電話線路是為傳輸語音信號而設(shè)計的，不適合于直接傳輸基帶信號要在模擬信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，要將模擬信號作為載波運載要傳送的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸距離遠，信道利用率高發(fā)送端調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器BPSTN公共交換電話網(wǎng)絡(luò)接收端調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號ASK幅移鍵控75

S（t）=Αm·sin(ωt

+φ)表示數(shù)字10·sin(ωt

+φ)表示數(shù)字000011數(shù)字信號幅移鍵控用幅度0表示數(shù)字信號0用幅度Αm表示數(shù)字信號1幅移鍵控使用載波頻率的兩個不同振幅來表示兩個二進制值。幅移就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。用載波幅度Αm表示數(shù)字1，用載波幅度0表示數(shù)字0，頻率和相位都是常量。其數(shù)字表達式為：FSK頻移鍵控76

S（t）=Αm·sin(ωt

+φ)表示數(shù)字10·sin(ωt

+φ)表示數(shù)字0頻移鍵控法是使用載波頻率附近的兩個不同頻率來表示兩個二進制值，即通過改變載波信號的角頻率來表示數(shù)字信號1、0的方法。對于頻移鍵控來說，幅度和相位是常量，頻率是變量。用角頻率ω1表示數(shù)字1，用角頻率ω2表示數(shù)字0。其數(shù)字表達式為：00011數(shù)字信號頻移鍵控用頻率ω2表示數(shù)字信號0用頻率ω1表示數(shù)字信號1PSK相移鍵控77

00011數(shù)字信號絕對調(diào)相φ1=0相位φ2=πφ1=0φ1=0φ2=π相對調(diào)相遇1時相位偏移π遇0時不變課堂練習(xí)78

畫出數(shù)據(jù)10001101的幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）。科學(xué)精神79

高錕，華裔物理學(xué)家，華文媒體譽之為“光纖之父”、普世譽之為“光纖通訊之父”，曾任香港中文大學(xué)校長。2009年，高錕與威拉德·博伊爾、喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學(xué)獎。為我國光導(dǎo)纖維人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和實際應(yīng)用做出了重要的貢獻。科學(xué)精神80

科學(xué)精神是伴隨著近代自然科學(xué)的誕生，在繼承人類早期歷史發(fā)展的思想遺產(chǎn)基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的科學(xué)理念和科學(xué)傳統(tǒng)的積淀，是科學(xué)文化深層結(jié)構(gòu)中蘊涵的價值和規(guī)范的綜合，體現(xiàn)著科學(xué)的哲學(xué)和文化意蘊。當(dāng)我們遇到問題時要以實事求是的態(tài)度、科學(xué)的精神分析問題、解決問題弘揚科學(xué)精神，堅定信念，至誠報國構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)82

學(xué)習(xí)提示學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 了解信道復(fù)用技術(shù)的作用。2. 理解頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合。3. 掌握時分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合。4. 了解波分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合。通過光的波分復(fù)用技術(shù)的學(xué)習(xí)，結(jié)合現(xiàn)代社會分工越來越精細的現(xiàn)狀，讓學(xué)生明白很多事情都不可能一個人單獨完成的道理，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揚“團結(jié)就是力量”精神。素質(zhì)目標技能目標能夠安裝和使用網(wǎng)絡(luò)模擬器課前評估

信道是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ?，由通信線路及通信設(shè)備組成。通信工程中用于架設(shè)通信線路的費用相當(dāng)高，人們必須充分利用信道的容量；無論在廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)中，實際傳輸速率要遠遠低于信道容量。因此，需要提高信道的__________。如何做到這一點呢？我們將通信信道和高速公路類比，如圖所示，在一條物理信道上建立多條邏輯信道，而每一條邏輯信道上只允許一路信號通過。主題四：信道復(fù)用技術(shù)學(xué)習(xí)目標了解信道復(fù)用技術(shù)的作用；理解頻分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合；掌握時分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合；86

了解波分多路復(fù)用技術(shù)的特點及應(yīng)用場合。信道帶寬87

由信道的物理特性決定，在一定程度上體現(xiàn)了信息在信道上的傳送能力在模擬信道中，信道帶寬（Bandwidth，簡稱帶寬）又叫頻寬，是指信道所能傳送的信號的頻率寬度，也就是可傳送信號的最高頻率與最低頻率之差在數(shù)字信道中，信道帶寬為信道能夠達到的最大數(shù)據(jù)速率常用的帶寬單位有b/s，Kb/s，Mb/s，Gb/s，Tb/s 1Kb/s=103b/s 1Mb/s=106b/s 1Gb/s=109b/s 1Tb/s=1012b/sb/sB/s10M1.25M1Byte=8bit數(shù)據(jù)傳輸速率88

數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，可用“比特率”和“波特率”來表示比特?指每秒所傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位為位/秒（bitspersecond），記為bps或b/s

波特率:線路上每秒傳送的波形個數(shù)。波特率又稱為波形速率或碼元速率，單位為波特，記作Baud波特率與比特率的對應(yīng)關(guān)系:多路復(fù)用技術(shù)89

產(chǎn)生原因：通信工程中用于通信線路架設(shè)的費用相當(dāng)高，人們需要充分利用信道的容量；無論在廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)中，傳輸介質(zhì)的容量往往都超過單一信道容量概念：把多個低速信道組合成一個高速信道的技術(shù)分類：FDM、TDM、WDM等頻分多路復(fù)用90

概念：頻分多路復(fù)用（FDM）就是將具有一定帶寬的信道分割為若干個有較小頻帶的子信道（類似于高速公路被劃分為多個車道一樣），每個子信道傳輸一路信號。使用條件：信道的帶寬遠遠大于每個子信道的帶寬特點：各子信道相互獨立，各子信道上是并行傳輸?shù)脑贔DM中，各路信號以不同的載波頻率進行調(diào)制，各路信號所占用的頻帶不相互重疊，相鄰信號之問有保護頻道，以防止多路信號之間的互相干擾。多路復(fù)用器（MUX）多路復(fù)用器（MUX）子信道1子信道2子信道3子信道4子信道5保護頻帶信道帶寬源1源5f1f2f3f4f5……目標1目標5……時分多路復(fù)用91

概念：是將一條物理信道的傳輸時間分成若干個時間片輪流地給多個信號源使用，每個時間片被復(fù)用的一路信號占用使用條件：信道能達到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過各路信號源所要求的數(shù)據(jù)傳輸速率A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8C1C2C3C4C5C6C7C8A路信號B路信號C路信號時間片A1B1C1A2B2C2A3B3C3信道帶寬時分復(fù)用幀……需要注意的是，許多應(yīng)用是先使用FDM，然后再使用TDM，可以更好地提高信道的利用率時分多路復(fù)用92

分類：同步時分多路復(fù)用STDM和異步時分多路復(fù)用ATDM

應(yīng)用：適合傳輸數(shù)字信號，如現(xiàn)在數(shù)字通信系統(tǒng)中一條E1線路，可以傳輸30個話路aabcdbcabbccad用戶ABCDtttt①②③④#4#3#2#14個時分復(fù)用幀同步時分復(fù)用：可能造成線路資源的浪費abbccadaabcdbc用戶ABCDtttt①②③④#3#2#13個STDM幀統(tǒng)計時分復(fù)用：能顯著提高信道的利用率波分多路復(fù)用93

波分多路復(fù)用（WDM）是指在一根光纖上能同時傳送多個不同波長的光載波復(fù)用技術(shù)。主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)中。光纖1中的光束波長λ1光纖2中的光束波長λ2光柵光柵合成光束共享光纖光纖1波譜波長λ1光纖2波譜波長λ2光纖1波譜波長λ1光纖2波譜波長λ2課堂練習(xí)94

1.T1的速率為（）。 A.56Kbps B.96Kbps C.1.544Mbps D.2.048Mbps2.E1速率為（）。 A.56Kbps B.96Kbps C.1.544Mbps D.2.048Mbps3.每秒傳輸?shù)亩M制信息的位數(shù)稱為數(shù)據(jù)傳輸速率。（）4.FDM分割的是傳輸介質(zhì)的（），TDM分割的是信道的（）。謝謝！構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)97

學(xué)習(xí)提示學(xué)習(xí)目標知識目標本節(jié)目標1. 了解RS-232C接口標準。2. 掌握RS-232C接口的4個特性。3. 了解RS-232C接口的應(yīng)用場合從當(dāng)前主要物理層接口標準制定組織（以前主要為歐美制定）入手，結(jié)合當(dāng)前中國科技領(lǐng)域的進步，培養(yǎng)愛國情懷，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。素質(zhì)目標技能目標能夠描述通過RS-232C接口接入Internet的過程課前評估圖為廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信模型。請根據(jù)已學(xué)知識，指出圖中（1）～（5）的名稱，并進一步思考計算機A至（2）之間的信道類型是__________，傳輸?shù)氖莀_________信號。（2）和（3）之間的信道類型是__________，傳輸?shù)氖莀_________信號。主題五：物理層接口標準學(xué)習(xí)目標了解RS-232接口標準；掌握RS-232接口的4個特性；了解RS-232接口的應(yīng)用場合。101

為什么要物理層標準102

物理層功能

提供在物理層傳輸介質(zhì)上傳送和接收原始比特流的能力分層的要求

根據(jù)參考模型的要求，向上對數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽掉物理傳輸介質(zhì)、物理連接組件的差異兼容性要求

只要遵循相同的物理層標準組件（含傳輸介質(zhì)）才能提供不同廠家產(chǎn)品之間的互操作性和兼容性，以完成原始比特流的透明傳輸物理層協(xié)議的主要任務(wù)103

機械特性

接口部件的尺寸、規(guī)格、插針數(shù)和插針分布等電氣特性

接口部件的信號電平、阻抗、傳輸速率、編碼方式等功能特性接口部件的信號線的劃分、意義及用途（數(shù)據(jù)線、控制線、定時線）規(guī)程特性接口部件的各信號線的工作規(guī)則和先后順序RS-232接口標準簡介104

EIARS-232接口標準EIA：美國電子工業(yè)協(xié)會RS：推薦標準232：標識號碼C：是標準RS-232以后的第三個修訂版本RS-232C：是一個關(guān)于DTE和DCE的物理層標準RS-232CDTEDTERS-232接口標準簡介105

機械特性決定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與通信線路在形狀上的可連接性指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列方式、接口機械固定方式等RS-232C的機械特性106

采用”負邏輯”表示：邏輯“1”的電平為-15～-5V，邏輯“0”的電平為+5～+15V抗干擾能力弱：信號電平可能在+5V～-5V之間，無法判斷是“1”還是“0”傳輸距離短：最大支持15米的通信距離通信速率不高，為離散的幾檔，記住最低150b/s，后者是前者的2倍RS-232接口標準簡介RS-232C的電氣特性107

規(guī)定了什么電路應(yīng)當(dāng)連接到引腳中的哪一根以及該引腳的作用RS-232C中有信號線、數(shù)據(jù)線、控制線、定時信號線不要求記憶，使用的時候查詢即可DTE計算機或終端DCE數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備（1）保護地（2）發(fā)送數(shù)據(jù)（3）接收數(shù)據(jù)（4）請求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號地（8）載波檢測（20）DTE就緒（22）振鈴提示RS-232接口標準簡介RS-232C的功能特性108

如當(dāng)DTE進行通信時，將引腳20“DTE就緒”為“ON”，同時通過引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)”向DCE傳送電話信號DCE檢測到載波信號時，將引腳8“載波檢測”和引腳6“DCE就緒”都置為“ON”，以便使DTE端知道通信線路已經(jīng)建立當(dāng)DTE端發(fā)送數(shù)據(jù)時，將其引腳4“請求發(fā)送”置為“ON”。DCE端響應(yīng)將其引腳5“允許發(fā)送”置為“ON”，然后DTE通過引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)”規(guī)定了在DTE和DCE之間所發(fā)生事件的合法序列DTE計算機或終端DCE數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備（1）保護地（2）發(fā)送數(shù)據(jù)（3）接收數(shù)據(jù)（4）請求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號地（8）載波檢測（20）DTE就緒（22）振鈴提示RS-232接口標準簡介RS-232C的規(guī)程特性課堂練習(xí)109

RS-232是一種串行通信接口標準。（）物理層的任務(wù)是確定與媒體的接口特性，包括：（）、（）、（）和（）。謝謝！構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)高速公路-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)主講人：XXX計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)123分析了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等內(nèi)容對物理層的主要功能、常用標準和常見設(shè)備等進行闡述，弄清數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗蛯崿F(xiàn)方法6個主題數(shù)據(jù)通信方式、常見傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、信道復(fù)用技術(shù)、物理層接口標準、寬帶接入技術(shù)112

學(xué)