第3章 物理层

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1、计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层吴功宜吴功宜 编著编著计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层2计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层3本章学习要求本章学习要求： 掌握：物理层与物理层协议的基本概念掌握：物理层与物理层协议的基本概念 掌握：掌握：数据通信的基本概念数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法掌握：数据编码的类型和基本方法 掌握：基带传输的基本概念掌握：基带传输的基本概念 理解：频带传输的基本概念理解：频带传输的基

2、本概念 掌握：多路复用的分类与特点掌握：多路复用的分类与特点 理解：同步数字体系理解：同步数字体系SDH的基本概念的基本概念计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层43.1 物理层与物理层协议的基本概念物理层与物理层协议的基本概念 3.1.1 物理层的基本概念物理层的基本概念 通信子网分为点通信子网分为点- -点通信线路通信子网与广播点通信线路通信子网与广播信道通信子网信道通信子网; ; 广域网主要采用点到点通信线路，局域网与城广域网主要采用点到点通信线路，局域网与城域网一般采用广播信道域网一般采用广播信道; ; 由于技术上存在较大的差异，因此在物理层和由于技术上存在较大的差异，因此在

3、物理层和数据链路层协议上出现了两个分支，一类是基数据链路层协议上出现了两个分支，一类是基于点于点- -点通信线路，另一类是基于广播的信道。点通信线路，另一类是基于广播的信道。计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层53.1.2 物理层基本服务功能物理层基本服务功能 物理层设计时主要考虑的是如何在连接开放系物理层设计时主要考虑的是如何在连接开放系统的传输介质上传输各种数据的比特流；统的传输介质上传输各种数据的比特流； 计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设备存在着很大的差异，设计物理层的主要目的备存在着很大的差异，设计物理层的主要目的是向数据链路

4、层屏蔽通信技术的差异性；是向数据链路层屏蔽通信技术的差异性； 数据链路实体通过与物理层的接口，将数据传数据链路实体通过与物理层的接口，将数据传送给物理层，通过物理层按比特流的顺序，将送给物理层，通过物理层按比特流的顺序，将信号传输到另一个数据链路实体。信号传输到另一个数据链路实体。 计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层63.1.3 物理层向数据链路层提供的服务物理层向数据链路层提供的服务 物理连接的建立、维护与释放物理连接的建立、维护与释放 ； 物理连接分为点物理连接分为点-点连接与多点连接点连接与多点连接 ； 数据传输分为全双工、半双工与单工方式数据传输分为全双工、半双工与单工方

5、式 ； 数据传输分为串行传输方式与并行传输方式数据传输分为串行传输方式与并行传输方式 ； 串行传输方式的物理数据服务单元是位；串行传输方式的物理数据服务单元是位； 并行传输方式的物理数据服务单元是并行传输方式的物理数据服务单元是N位，位，N为并行连接的物理通道数。为并行连接的物理通道数。 计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层3.2 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 数据通信系统的模型数据通信系统的模型 传输传输系统系统输输入入信信息息输输入入数数据据发送发送的信号的信号接收接收的信号的信号输输出出数数据据源点源点终点终点发送器发送器接收器接收器调制解调器调制解调器PC 机机公用

6、电话网公用电话网调制解调器调制解调器数字比特流数字比特流数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号 输入输入汉字汉字显示显示汉字汉字数据通信系统数据通信系统源系统源系统目的系统目的系统传输系统传输系统输输出出信信息息PC 机机计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层83.2 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 一般意义上几个概念：一般意义上几个概念： 信息：指整个事物运行的状态及状态变化的方信息：指整个事物运行的状态及状态变化的方式，是抽象的意识或知识。式，是抽象的意识或知识。 消息：指包含有信息的语言、文字和图像等。消息：指包含有信息的语言、文字和图像等。在通信中，消息是

7、指担负着传送信息任务单个在通信中，消息是指担负着传送信息任务单个符号或符号序列。符号或符号序列。 信号：信号是消息的物理表现。是信息的载体，信号：信号是消息的物理表现。是信息的载体，是物理性的。是物理性的。 数据：载有信息的可观测、可传输、可存储的数据：载有信息的可观测、可传输、可存储的及可处理的信号均称为数据。及可处理的信号均称为数据。计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层93.2.1 信息、数据与信号信息、数据与信号1.信息的基本概念信息的基本概念 通信的目的是交换信息，通信的目的是交换信息， 信息的载体信息的载体(消息消息)可以是数字、可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机

8、产生的信息一般是字文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；母、数字、语音、图形或图像的组合； 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示；或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示；信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过比

9、特序列的模拟或数字信号的过程。程。 计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层102.信号的概念信号的概念 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； 模拟信号（模拟信号（analog signal）的信号电平是连续的信号电平是连续变化的；变化的； 数字信号（数字信号（digital signal）是用两种不同的电平是用两种不同的电平去表示去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。为模拟通信系统与数字通信系

10、统两种。 计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层11 模拟信号波型模拟信号波型 数字信号波型数字信号波型0V(t)V(t)t t0V(t)V(t)t t计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层12信息编码标准信息编码标准 ASCII 码被国际标准化组织码被国际标准化组织ISO接受，成为国接受，成为国际标准际标准ISO 646，又称为国际又称为国际5号码号码; 它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码它用于计算机内码，也用做数据通信中的编码标准标准; ASCII码采用码采用7位二进制比特编码，可以表示位二进制比特编码，可以表示128个字符个字符; 字符分为图形字符与控制字符两类

11、。图形字符字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等；控包括数字、字母、运算符号、商用符号等；控制字符用于数据通信收发双方动作的协调与信制字符用于数据通信收发双方动作的协调与信息格式的表示。息格式的表示。 计算机网络计算机网络第第3 3章章 物理层物理层13多媒体网络应用多媒体网络应用 利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是利用数字通信系统来实现多媒体信息的传输是通信技术研究的重要内容之一；通信技术研究的重要内容之一； 与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输要求数据通信系统具有高速率与低延时息传输要求数据通信系