第2章 物理層

1、課前回顧！2 掌握掌握物理層的基本概念物理層的基本概念 掌握掌握數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí) 數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo) 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)數(shù)據(jù)編碼技術(shù) 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)o 物理層的基本概念 物理層直接與物理信道相連，提供建立、維護(hù)和釋放物理連接的方法，實(shí)現(xiàn)在物理信道上的比特流傳輸。 物理層位于傳輸媒體（傳輸介質(zhì)）之上，它的作用是盡量屏蔽具體物理設(shè)備或傳輸媒體的差異，為上層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供統(tǒng)一的服務(wù)。o 物理層涉及的內(nèi)容之一 通信接口與傳輸媒體的物理特性。對(duì)通信設(shè)備和傳輸媒體之間使用的接口做的詳細(xì)

2、規(guī)定，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：n機(jī)械特性 (mechanical characteristics) 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。n電氣特性 (electrical characteristics) 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。n功能特性 (functional characteristics) 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。n規(guī)程特性 (procedural characteristics) 指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。 o 物理層涉及的內(nèi)容二 數(shù)據(jù)交換單元為二進(jìn)制比特 比特的同步 線路的連接：建立、維護(hù)和釋放 物

3、理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 傳輸方式EIA RS-232-C接口標(biāo)準(zhǔn) EIA RS-232-C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)在1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS(Recommended Standard)的意思是“推薦標(biāo)準(zhǔn)”；232是標(biāo)識(shí)號(hào)碼；后綴“C”則表示該推薦標(biāo)準(zhǔn)已被修改過(guò)的次數(shù)。 p DTE 是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是具有一定的數(shù)據(jù)處理能力和發(fā)送、接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備。p DCE 是數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，它在 DTE 和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。RS-232-C的機(jī)械特性規(guī)定使用一個(gè)25芯的標(biāo)準(zhǔn)連接器，并對(duì)該連接器的尺寸及針或孔芯的排列位置等都做了詳

4、細(xì)說(shuō)明。 實(shí)際的用戶(hù)并不一定需要用到RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)的全集，這在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)高速普及的今天尤為突出，所以一些生產(chǎn)廠家為RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械特性做了變通的簡(jiǎn)化，使用了一個(gè)9芯標(biāo)準(zhǔn)連接器,將不常用的信號(hào)線舍棄。 RS-232-C的機(jī)械特性 RS-232-C的電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“0”的電平為+5至+15伏，+5伏和-5伏之間為過(guò)渡區(qū)域不做定義。RS-232-C的電氣特性RS-232-C的功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線，其中2根地線、4根數(shù)據(jù)線、11根控制線、3根定時(shí)信號(hào)線、剩下的5根線做備用或末定義。右表為RS-232引腳分配 RS-2

5、32-C的功能特性 RS-232-C的工作過(guò)程是在各根控制信號(hào)線有序的“ON”(邏輯“0”)和“OFF”(邏輯“1”)狀態(tài)的配合下進(jìn)行的。 在DTE-DCE連接的情況下，只有數(shù)據(jù)終端就緒和數(shù)據(jù)設(shè)備就緒均為“ON”狀態(tài)時(shí)，才具備操作的基本條件：此后，若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則須先將請(qǐng)求發(fā)送置為“ON”狀態(tài)，等待準(zhǔn)備發(fā)送應(yīng)答信號(hào)為“ON”狀態(tài)后，才能在發(fā)送數(shù)據(jù)上發(fā)送數(shù)據(jù)。 RS-232-C的過(guò)程特性.o 實(shí)例：物理層接口o 常用接口n COM接口n USB接口n LAN接口物理層設(shè)備物理層設(shè)備中繼器作用：放大電信號(hào)，用于擴(kuò)充局域網(wǎng)電纜段的距離限制。集線器多端口的中繼器，數(shù)據(jù)從一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送到集線器的某個(gè)

6、端口，然后就被中繼到集線器的其他所有端口。o 物理層設(shè)備與組件中繼器中繼器集線器集線器二、數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)二、數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào) 輸入漢字顯示漢字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC 機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型傳輸傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)源源發(fā)送器發(fā)送器源系統(tǒng)源系統(tǒng)接收器接收器目標(biāo)目標(biāo)目標(biāo)系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)LANWAN802.3802.4802.5FDDIPSDNATMISDNDDN通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成有三個(gè)要素：

7、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成有三個(gè)要素： 。 信源：數(shù)據(jù)源，是發(fā)出待傳送信息的設(shè)備。信源：數(shù)據(jù)源，是發(fā)出待傳送信息的設(shè)備。 信道：在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間用于傳輸信號(hào)的介質(zhì)。分為信道：在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間用于傳輸信號(hào)的介質(zhì)。分為物理信道和邏輯信道；物理信道和邏輯信道；有線信道和無(wú)線信道、模擬信道和數(shù)字信有線信道和無(wú)線信道、模擬信道和數(shù)字信道、專(zhuān)用信道和公共交換信道。道、專(zhuān)用信道和公共交換信道。 噪聲：信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的干擾。干擾可能來(lái)自外部，也噪聲：信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的干擾。干擾可能來(lái)自外部，也可能由信號(hào)傳輸過(guò)程本身產(chǎn)生?？赡苡尚盘?hào)傳輸過(guò)程本身產(chǎn)生。 信宿：指信息的接收者，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)

8、換成相應(yīng)的信息。信宿：指信息的接收者，將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息。信源信源、信道信道和和信宿信宿數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)1.1.數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)和信息 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)(Data)：運(yùn)送信息的實(shí)體，是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式。由數(shù)由數(shù)字、字符和符號(hào)等組成。字、字符和符號(hào)等組成。p模擬數(shù)據(jù)：模擬數(shù)據(jù)：在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值，具有連續(xù)性，可采用電波形式表示。在某個(gè)區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值，具有連續(xù)性，可采用電波形式表示。p數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：取值具有離散性，它只能在有限個(gè)離散點(diǎn)上取值，如計(jì)算機(jī)輸出：取值具有離散性，它只能在有限個(gè)離散點(diǎn)上取值，如計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)只有的二進(jìn)制數(shù)

9、據(jù)只有“0”0”、“1”1”兩種狀態(tài)。兩種狀態(tài)。信息信息(Information)(Information)是人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物的存在方式及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。其其表示形式有多種，如數(shù)值、文字、圖形、聲音、圖像和動(dòng)畫(huà)等。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)表示形式有多種，如數(shù)值、文字、圖形、聲音、圖像和動(dòng)畫(huà)等。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，信息也稱(chēng)為報(bào)文絡(luò)中，信息也稱(chēng)為報(bào)文(Message)(Message)。 2.信號(hào)信號(hào) 信號(hào)信號(hào)(Signal)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式，是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，它使數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸。電磁或電子編碼，它使數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸。 信號(hào)按

10、其編碼機(jī)制可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。信號(hào)按其編碼機(jī)制可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種。 tta) 模擬信號(hào)b) 數(shù)字信號(hào)t碼元碼元1碼元碼元2碼元碼元3碼元碼元4碼元碼元5信號(hào)信號(hào)同步脈沖同步脈沖3.碼元碼元 碼元碼元(Symbol)在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱(chēng)為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱(chēng)為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。 模擬與數(shù)字模擬連續(xù) 數(shù)字離散模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)o 模擬信號(hào)的特點(diǎn)：n波動(dòng)性；n持續(xù)變化；n包含無(wú)窮多個(gè)值；n在電信業(yè)已經(jīng)被廣泛使用超過(guò)100年。o 數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)：n離散性；n躍變性；n包含有限個(gè)值n設(shè)備性能

11、先進(jìn)，較為便宜。o 模擬數(shù)據(jù)n模擬數(shù)據(jù)的值是某個(gè)區(qū)間內(nèi)的連續(xù)值。n模擬數(shù)據(jù)的物理信號(hào)容易實(shí)現(xiàn)，但不精確且容易受干擾。o 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值是某個(gè)區(qū)間內(nèi)的有限個(gè)離散值。n數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)具有精確以及受擾動(dòng)可以恢復(fù)的特性。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 模擬信道和數(shù)字信道o 模擬信道n是用來(lái)傳輸連續(xù)的模擬信號(hào)(如正弦波信號(hào))的信道；n如果利用模擬信道傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，則必須經(jīng)過(guò)數(shù)字與模擬信號(hào)之間的變換（A/D變換器）。o 數(shù)字信道n是用來(lái)傳輸離散的數(shù)字信號(hào)(如脈沖信號(hào))的信道。 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)來(lái)表示，因而也可以用其中任意一種形式傳輸。數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问饺?shù)據(jù)通信的基本概念與主要技術(shù)指標(biāo)三、

12、數(shù)據(jù)通信的基本概念與主要技術(shù)指標(biāo)比特比特(bit)：信息量的單位，值為信息量的單位，值為0/1。碼元碼元(Code Cell)：一個(gè)數(shù)字脈沖稱(chēng)為一個(gè)碼元。：一個(gè)數(shù)字脈沖稱(chēng)為一個(gè)碼元。碼元所攜帶的信息碼元所攜帶的信息n（比特?cái)?shù)）與碼元所取的離散值個(gè)數(shù)（比特?cái)?shù)）與碼元所取的離散值個(gè)數(shù)N的關(guān)系：的關(guān)系： n=log2N想？想？m取取2、4、8時(shí)，分別攜帶的信息量是多少？時(shí)，分別攜帶的信息量是多少？1. 1. 基本概念基本概念(1)數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率R：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸速率，：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸速率，每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)。比特。比特/秒：秒：b/s或或bps(bit per second)即為即為比

13、特率比特率?；騥b/s, Mb/s, Gb/s 等(2)信號(hào)傳送速率信號(hào)傳送速率B：數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，：數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，每秒傳輸?shù)拇a元數(shù)。一。一個(gè)波形個(gè)波形單元也稱(chēng)單元也稱(chēng)為一個(gè)碼元。單位：波特（為一個(gè)碼元。單位：波特（Baud）。）。調(diào)制速率調(diào)制速率B（波特率）（波特率） 比特率比特率R與波特率與波特率B之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： R=Blog2N R-比特率，比特率，B-波特率，波特率， N:一個(gè)碼元攜帶的信息量的個(gè)數(shù)一個(gè)碼元攜帶的信息量的個(gè)數(shù) 一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下 比特率往往大于波特率

14、比特率往往大于波特率。 換句話說(shuō)，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特的信息。換句話說(shuō)，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特的信息。 例如，例如，N=4，波特率為，波特率為1200時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸率為？時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸率為？b/s2.2.主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)比特率和波特率的區(qū)別比特率和波特率的區(qū)別 1-18假設(shè)信號(hào)在媒體上的傳播速度為假設(shè)信號(hào)在媒體上的傳播速度為2108m/s.媒體長(zhǎng)度媒體長(zhǎng)度L分別為：分別為：（1）10cm（網(wǎng)絡(luò)接口卡）（網(wǎng)絡(luò)接口卡）（2）100m（局域網(wǎng)）（局域網(wǎng)）（3）100km（城域網(wǎng)）（城域網(wǎng)）（4）5000km（廣域網(wǎng)）（廣域網(wǎng)）試計(jì)算出當(dāng)數(shù)據(jù)率為試計(jì)算出當(dāng)數(shù)據(jù)率為1Mb/s和和10Gb/

15、s時(shí)在以上媒體中正在傳播的比特?cái)?shù)。時(shí)在以上媒體中正在傳播的比特?cái)?shù)。 （1）1Mb/s:傳播時(shí)延=0.1/(2108)=510-10 比特?cái)?shù)=510-101106=510-4 1Gb/s: 比特?cái)?shù)=510-101109=510-1（2）1Mb/s: 傳播時(shí)延=100/(2108)=510-7比特?cái)?shù)=510-71106=510-11Gb/s: 比特?cái)?shù)=510-71109=5102(3) 1Mb/s: 傳播時(shí)延=100000/(2108)=510-4比特?cái)?shù)=510-41106=51021Gb/s: 比特?cái)?shù)=510-41109=5105(4)1Mb/s: 傳播時(shí)延=5000000/(2108)=2.5

16、10-2比特?cái)?shù)=2.510-21106=51041Gb/s: 比特?cái)?shù)=2.510-21109=51072、誤碼率、誤碼率 誤碼率：是二進(jìn)制碼元在信道中被傳錯(cuò)的概率。 根據(jù)概率統(tǒng)計(jì)理論，此概率近似等于被傳錯(cuò)的碼元數(shù)與所傳送的碼元總數(shù)之比。即： Pe=Ne /N其中： Ne為被傳錯(cuò)的碼元數(shù)；N為所傳送的碼元總數(shù)； Pe為誤碼率。 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要求誤碼率低于10-6。更常用的帶寬單位是更常用的帶寬單位是千比每秒，即千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即太比每秒，即 Tb

17、/s（1012 b/s）請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界， K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。 對(duì)于模擬信道，帶寬是指物理信道的頻帶寬度，對(duì)于模擬信道，帶寬是指物理信道的頻帶寬度，帶寬帶寬(Bandwidth)是信道所傳送信號(hào)的最高頻是信道所傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。信道傳輸?shù)氖请姶挪ㄐ盘?hào)，因率與最低頻率之差。信道傳輸?shù)氖请姶挪ㄐ盘?hào)，因此電磁波的有效頻率范圍就是信道帶寬。此電磁波的有效頻率范圍就是信道帶寬。 例如，一條傳輸線可以接受從例如，一條傳輸線可以接受從600Hz到到4000Hz的頻率，則這條傳輸線的帶寬就是的頻率，則這條傳輸

18、線的帶寬就是3400Hz。 信道：窄帶信道信道：窄帶信道(帶寬為帶寬為0300Hz)，音頻信，音頻信道道(帶寬為帶寬為300 Hz3400Hz)和寬帶信道和寬帶信道(帶寬帶寬為為3400Hz以上以上)。 對(duì)于數(shù)字信道，人們說(shuō)的對(duì)于數(shù)字信道，人們說(shuō)的“帶寬帶寬”是指在信道是指在信道上能夠傳送的數(shù)字信號(hào)的速率，即上能夠傳送的數(shù)字信號(hào)的速率，即數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率R。因此，此時(shí)帶寬的單位就是比特每秒（因此，此時(shí)帶寬的單位就是比特每秒（bit/s），），表示為：表示為：b/s、Kb/s、Mb/s等。等。3、帶寬、帶寬數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄

19、。 每秒 106 個(gè)比特時(shí)間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時(shí)間每秒 4 106 個(gè)比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 物理信道上能傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。無(wú)噪聲時(shí)物理信道上能傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。無(wú)噪聲時(shí)最大傳輸速率最大傳輸速率。 信道容量與傳輸速率的區(qū)別？信道容量與傳輸速率的區(qū)別？ （1 1）無(wú)噪聲時(shí)的信道容量公式）無(wú)噪聲時(shí)的信道容量公式 Rmax=2Wlog2N 奈奎斯特（奈奎斯特（Nyquist） 編碼方式的碼元狀態(tài)數(shù)為編碼方式的碼元狀態(tài)數(shù)為N N=4，W=4KHZ，數(shù)據(jù)的最大傳輸速率可達(dá)多少？，數(shù)據(jù)的最大傳輸速率可達(dá)多少？ W：信道帶寬：信道帶寬 ； N：信號(hào)可取的離散值的

20、個(gè)數(shù)。：信號(hào)可取的離散值的個(gè)數(shù)。 ( 2)有噪聲時(shí)的信道容量公式有噪聲時(shí)的信道容量公式 C=Wlog2 （1+S/N） 香農(nóng)（香農(nóng)（Shannon） S ：平均功率：平均功率 N：噪聲功率：噪聲功率4 4、信道容量、信道容量信噪比（dB）=10log10(S/N)(dB) ? 求S/NoNyquist 公式：用于理想低通信道 C = 2W log2 N C = 數(shù)據(jù)傳輸率，單位bit/s ；W = 帶寬，單位Hz；N = 信號(hào)編碼級(jí)數(shù)oNyquist公式為估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率提供了依據(jù)。 例如，話音級(jí)線路的例如，話音級(jí)線路的 帶寬為帶寬為3100Hz，根據(jù)，根據(jù) 上式計(jì)算的信道最

21、大上式計(jì)算的信道最大 數(shù)據(jù)傳輸速率如右表所示數(shù)據(jù)傳輸速率如右表所示N 最大數(shù)據(jù)率 (C) 2 6200 bps 4 12400 bps 8 18600 bps16 24800 bps32 31000 bps例：信道帶寬W=3.1KHz，S/N=2000，則 C = 3100*log2(1+2000) 34Kbit/s 即該信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸率不會(huì)大于34Kbit/s 對(duì)于帶寬為4000HZ通信信道，如果采用16種不同的物理狀態(tài)來(lái)表示數(shù)據(jù)，信道的信噪比S/N為30dB ，按照乃奎斯特定理，信道的最大傳輸速率是多少？按照香農(nóng)定理，信道的最大傳輸速率是多少？對(duì)于某帶寬為4000Hz低通信道，采用1

22、6種不同的物理狀態(tài)來(lái)表示數(shù)據(jù)。（1）按奈奎斯特定理，信道的最大傳輸速率是（ )（2）信道的信噪比為30dB，按香農(nóng)定理，信道的最大傳輸速率是（ )R=2Wlog2N=2*4000*log216=32kbpsS/N=30dB , 10lg(S/N)=30 ,S/N=1000C=Wlog2(1+S/N)=4000*log2(1+1000)=40kbps吞吐量(throughput)表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。 時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一端

23、傳送到另一端所需要的時(shí)間，其單位是秒s、毫秒（10-3秒）ms、微秒（10-6秒）s等。時(shí)延是由：傳播時(shí)延、發(fā)送時(shí)延和排隊(duì)延時(shí)等三部分組成的。傳輸時(shí)延（發(fā)送時(shí)延 ）：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。 發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。 信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。 傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）處理時(shí)延 交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。

24、排隊(duì)時(shí)延 結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延。排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量?？倳r(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn) B結(jié)點(diǎn) A在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸時(shí)延(即發(fā)送時(shí)延)在結(jié)點(diǎn) A 中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路時(shí)延帶寬積時(shí)延帶寬積（傳播）時(shí)延鏈路帶寬時(shí)延帶寬積 = 傳播時(shí)延 帶寬鏈路的時(shí)延帶寬積又稱(chēng)為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度。 時(shí)延帶寬積1-17、收發(fā)兩端之間的傳輸距離為、收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號(hào)在媒體上，信號(hào)在媒體上的傳播速

25、率為的傳播速率為2108m/s。試計(jì)算以下兩種情況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)。試計(jì)算以下兩種情況的發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延：延： （1） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。（2） 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。（3）從上面的計(jì)算中可以得到什么樣的結(jié)論？）從上面的計(jì)算中可以得到什么樣的結(jié)論？（3）結(jié)論：若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大而發(fā)送速率低，則在總的時(shí)延中，發(fā)送時(shí)）結(jié)論：若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大而發(fā)送速率低，則在總的時(shí)延中，發(fā)送時(shí)延往往大于傳播時(shí)延。但若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度短而發(fā)送速率高，則傳播時(shí)延就可能是總延往往大于傳播時(shí)延。但若數(shù)據(jù)長(zhǎng)度短而發(fā)送速率高，則傳

26、播時(shí)延就可能是總時(shí)延中的主要成分。時(shí)延中的主要成分。解：（解：（1）發(fā)送時(shí)延：）發(fā)送時(shí)延：ts=107/105=100s 傳播時(shí)延傳播時(shí)延tp=106/(2108)=0.005s （2）發(fā)送時(shí)延）發(fā)送時(shí)延ts =103/109=1s 傳播時(shí)延：傳播時(shí)延：tp=106/(2108)=0.005s信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過(guò)）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。信道利用率并非越高越好。 根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。 若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募?/p>

27、定條件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系： UDD10U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。 假定網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到了假定網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到了90%。試估計(jì)一下現(xiàn)在。試估計(jì)一下現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是它的最小值的多少倍？的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是它的最小值的多少倍？ UDD10設(shè)網(wǎng)絡(luò)利用率為U。，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延為D，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延最小值為D0U=90% ; D=D0/(1-U) - D/ D0=10 現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延是最小值的10倍 發(fā)送/接收時(shí)鐘：數(shù)字波形的每一位需多個(gè)時(shí)鐘支持，發(fā)送/接收時(shí)鐘頻率為每秒時(shí)間內(nèi)所需采樣時(shí)鐘個(gè)數(shù)數(shù)。 波特因子：發(fā)送/接收1位數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘個(gè)數(shù)。 發(fā)送/接收時(shí)鐘頻率=波特率*波特因

28、子 o 數(shù)據(jù)通信（傳輸）的方式，可以從不同的角度劃分：（1）單向通信、雙向交替通信和雙向同時(shí)通信（2）并行傳輸和串行傳輸（3）同步傳輸和異步傳輸（4）基帶傳輸和頻帶傳輸 四、數(shù)據(jù)通信方式四、數(shù)據(jù)通信方式 串行串行（serial）通信）通信是指數(shù)據(jù)流在一條信道上一位接一位地順序傳輸。連接設(shè)備接口有SATA(基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動(dòng)器接口) ，USB 串行通信串行通信使用SATA（Serial ATA）口的硬盤(pán)又叫串口硬盤(pán) 并行（并行（parallel）通信）通信是指在多條并行的信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸，一次可以傳輸一組數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)并行通信的接口就是并行接口,連接設(shè)備接口有PATA，LPT PATA的全稱(chēng)

29、是Parallel ATA，就是并行ATA硬盤(pán)接口規(guī)范 q 并行通信并行通信 發(fā)送站發(fā)送站接收站接收站信息流向信息流向單工通信單工通信 在串行通信中，根據(jù)數(shù)據(jù)流的方向，將串行通信分為單工、半雙工、全雙工。單工、半雙工、全雙工。半雙工通信半雙工通信(Half-Duplex)(Half-Duplex) 數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行，必須采用數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行，必須采用分時(shí)段傳分時(shí)段傳輸輸，在任一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向上傳輸信息，這種通信方式，在任一時(shí)刻只允許在一個(gè)方向上傳輸信息，這種通信方式稱(chēng)為稱(chēng)為半雙工通信半雙工通信 。特點(diǎn)：每端需有一個(gè)收特點(diǎn)：每端需有一個(gè)收/ /發(fā)切換電子開(kāi)關(guān)

30、發(fā)切換電子開(kāi)關(guān) 因有切換，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲因有切換，會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲例如：例如：對(duì)講機(jī)對(duì)講機(jī)發(fā)發(fā)收收發(fā)發(fā)收收半雙工通信半雙工通信全雙工通信全雙工通信(Full-Duplex) (Full-Duplex) o 可可同時(shí)雙向傳輸同時(shí)雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式稱(chēng)為數(shù)據(jù)的通信方式稱(chēng)為全雙工通信全雙工通信，它相當(dāng)，它相當(dāng)于把兩個(gè)相反方向的單工通信信道組合在一起。于把兩個(gè)相反方向的單工通信信道組合在一起。o 特點(diǎn)：特點(diǎn)：o 每一端都有發(fā)送器和接收器每一端都有發(fā)送器和接收器 有二條傳送線有二條傳送線o 應(yīng)用：交互式應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制應(yīng)用：交互式應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制發(fā)發(fā)收收發(fā)發(fā)收收全雙工通信全雙工通信概念測(cè)試題：1.在

31、同一個(gè)信道上的同一時(shí)刻，能夠進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送的通信方式是( )。 A單工 B全雙工 C半雙工 D上述三種均不是2.以下關(guān)于物理層不正確的是（ ）。 A. 物理層指為用戶(hù)提供的具體傳輸媒體 B. 物理層不負(fù)責(zé)傳輸?shù)臋z錯(cuò)和糾錯(cuò)任務(wù) C. 只是將信息做為一串二進(jìn)制數(shù)（比特流）接收和發(fā)送，而不考慮信息的意義和結(jié)構(gòu) D. 描述了硬件接口的機(jī)械、電氣、功能的規(guī)定 3. EIA232串行口（COM口）屬性中不需設(shè)置的是( )。 A速率 B數(shù)據(jù)位 C奇偶校驗(yàn) D起始位4. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間傳輸方式采用（ ）。 A. 連續(xù)方式 B. 分散方式 C. 串行方式 D.并行方式5. 標(biāo)準(zhǔn)的EIA 232接口使用

32、( )的連接器。 ADB-11 BDB-12 CDB-25 DDB-326.物理層的四大特性是機(jī)械特性、電氣特性、_和 ； 數(shù)據(jù)通信的同步包括兩種類(lèi)型：l位同步l字符同步 所謂同步，就是要求接收端按照發(fā)送端所發(fā)送碼元的頻率或起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù)，使得收發(fā)雙方在時(shí)序上保持一致。同步傳輸和異步傳輸同步傳輸和異步傳輸位同步位同步 位同步就是要求接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時(shí)間和時(shí)鐘頻率，來(lái)校正自己的時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)鐘頻率的過(guò)程。 位同步的目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步。 目前實(shí)現(xiàn)位同步的方法主要有外同步法和自同步法兩種：外同步法。外同步法是在發(fā)送端發(fā)送一路數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí)，另外發(fā)送一路同

33、步時(shí)鐘信號(hào)，接收端根據(jù)接收到得同步時(shí)鐘信號(hào)來(lái)校正時(shí)間基準(zhǔn)與時(shí)鐘頻率，實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方位同步；自同步法。又稱(chēng)內(nèi)同步法，是從自含時(shí)鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時(shí)鐘的方法。曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼都是自含時(shí)鐘編碼方法。 字符同步分為字符同步分為異步傳輸異步傳輸和和同步傳輸同步傳輸。SYN SYN一個(gè)或多個(gè)一個(gè)或多個(gè)SYN字符字符控制字符控制字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符控制字符控制字符同步傳輸?shù)淖址麎K結(jié)構(gòu)同步傳輸?shù)淖址麎K結(jié)構(gòu)字符同步字符同步 在同步傳輸模式下，數(shù)據(jù)的傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位，因此同步在同步傳輸模式下，數(shù)據(jù)的傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位，因此同步傳輸也稱(chēng)為塊傳輸。面向字符同步傳輸和面向位流同步傳輸。在每傳輸

34、也稱(chēng)為塊傳輸。面向字符同步傳輸和面向位流同步傳輸。在每數(shù)據(jù)塊之前加上一個(gè)或多個(gè)用于同步控制的同步字符數(shù)據(jù)塊之前加上一個(gè)或多個(gè)用于同步控制的同步字符SYNSYN，每個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)字符內(nèi)不加附加位。字符內(nèi)不加附加位。 b0位寬位寬字符字符1字符字符4字符字符3字符字符2起始位起始位7個(gè)信息位個(gè)信息位校驗(yàn)位校驗(yàn)位停止位停止位一個(gè)字符一個(gè)字符接收時(shí)鐘同步接收時(shí)鐘同步發(fā)送時(shí)鐘發(fā)送時(shí)鐘接收時(shí)鐘接收時(shí)鐘發(fā)送的字符發(fā)送的字符tb1b2b3b4b5b6異步傳輸中的比特流結(jié)構(gòu)異步傳輸中的比特流結(jié)構(gòu) 異步傳輸方式異步傳輸方式異步傳輸即群同步傳輸，又稱(chēng)起止式同步方式。特點(diǎn)：異步傳輸方異步傳輸即群同步傳輸，又稱(chēng)起止式

35、同步方式。特點(diǎn)：異步傳輸方式中，一次只傳輸一個(gè)字符。式中，一次只傳輸一個(gè)字符。 同步異步通信應(yīng)用場(chǎng)合同步：要求快速、連續(xù)傳輸大批量數(shù)據(jù)。異步：數(shù)據(jù)不連續(xù)、數(shù)據(jù)量較少、數(shù)據(jù)傳輸速率較低。異步串行通信方式： 以字符為信息單位傳送：1幀僅一個(gè)字符。 字符與字符之間異步：字符與字符之間隨機(jī)傳送。 位與位之間同步：位與位之間有嚴(yán)格的定時(shí)。同步串行通信方式 以字符塊為信息單位傳送：1幀成百上千個(gè)字符。 字符與字符之間同步： 字符與字符之間有嚴(yán)格的定時(shí)。 位與位之間同步：位與位之間有嚴(yán)格的定時(shí)。 基帶傳輸和頻帶傳輸 o基帶信號(hào)：將來(lái)自信源的信號(hào)常稱(chēng)為基帶信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)字信號(hào)都

36、屬于基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)就是將數(shù)字信號(hào) 1 或 0 直接用兩種不同的電壓來(lái)表示，然后送到線路上去傳輸。 o基帶傳輸是在信道中直接傳送基帶信號(hào)。n使用數(shù)字信號(hào)的傳輸都是基帶傳輸。n基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào)器，設(shè)備費(fèi)用低，適合短距離的數(shù)據(jù)輸。o頻帶傳輸是將基帶信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)，放到信道的通頻帶寬之內(nèi)進(jìn)行傳輸。o寬帶信號(hào)：是將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號(hào)。.五、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)五、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)o 常用的數(shù)據(jù)編碼技術(shù)常用的數(shù)據(jù)編碼技術(shù) ：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼使用基帶傳輸時(shí)：n在發(fā)送端要將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換為數(shù)字信號(hào)，以便在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，這一過(guò)程稱(chēng)為編碼。n在接收端，要將數(shù)

37、字信號(hào)還原為原來(lái)的形式，這一過(guò)程稱(chēng)為解碼。 最常用的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)有以下幾種：（1）不歸零碼NRI；（2）曼徹斯特編碼；（3）差分曼徹斯特編碼。n負(fù)電平用于表示一個(gè)二進(jìn)制值，正電平用于表示另一個(gè)二進(jìn)制值n由比特值決定信號(hào)的電平。NRZ碼是最容易實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是直接將計(jì)算機(jī)發(fā)出的信號(hào)加到通信線路上。但NRZ碼的缺點(diǎn)是接收方無(wú)法判斷一位的開(kāi)始和結(jié)束，即不具備同步特性。n主要用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部通信。不歸零碼不歸零碼(NRZ,Non-return to Zero)曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼每個(gè)比特的中間位置處都存在一個(gè)跳變。這種中間處的跳變既含有時(shí)鐘信息，也含有數(shù)據(jù)信息：從低到高的跳變代表1，從高到低的跳

38、變代表0 (注意有些系統(tǒng)也可能相反)。o每個(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來(lái)作為同步信號(hào)，使接收端的時(shí)鐘與發(fā)送設(shè)備的時(shí)鐘保持一致。曼徹斯特編碼也稱(chēng)為自同步碼（Self-Synchronizing Code）。它具有自同步機(jī)制，無(wú)需外同步信號(hào)。o缺點(diǎn)：需要雙倍傳輸帶寬（即信號(hào)速率是數(shù)據(jù)速率的2倍）。差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼 比特中間位置處的跳變僅含有時(shí)鐘信息。在比特間隔開(kāi)始處如果出現(xiàn)跳變表示0，如果沒(méi)有跳變表示1。曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的應(yīng)用o 曼徹斯特編碼是IEEE 802.3（以太局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼（使用同軸電纜和雙絞線）。o 差分曼徹斯特編碼是IEEE80

39、2.5（令牌局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼（使用屏蔽雙絞線）。o在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中，為了利用廉價(jià)的公共電話交換網(wǎng)（模擬信道）進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，必須使用調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行信號(hào)變換。n調(diào)制器：把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率范圍在 3003400 Hz 之間的模擬信號(hào)（載波信號(hào)，載波通常是正弦波或余弦波），以便在電話用戶(hù)線上傳送。n解調(diào)器：把電話用戶(hù)線上傳送來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。o所有調(diào)制技術(shù)均涉及載波信號(hào)的下列一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的變化：振幅、頻率和相位。，分別稱(chēng)為振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼振幅調(diào)制振幅調(diào)制o振幅調(diào)制振幅調(diào)制又稱(chēng)又稱(chēng)振幅鍵控振幅鍵控(ASK)，就是，就是

40、用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的載波信號(hào)的振幅振幅。o若載波信號(hào)為若載波信號(hào)為 Acos(2ft+) ，則，則振幅調(diào)制信號(hào)振幅調(diào)制信號(hào)可以表示為：可以表示為： 001)ft2cos(A) t ( S當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為 振幅調(diào)制振幅調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1 1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0 0頻率調(diào)制頻率調(diào)制o頻率調(diào)制頻率調(diào)制又稱(chēng)又稱(chēng)頻率鍵控頻率鍵控(FSK)，就是，就是用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的波信號(hào)的頻率頻率。o若載波信號(hào)為若載波信號(hào)為 Acos(2ft+) ，則，則頻率調(diào)制信號(hào)頻率調(diào)制信號(hào)可

41、以表示為：可以表示為： 0)tf2cos(A1)tf2cos(A)t (S21當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1 1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0 0相位調(diào)制相位調(diào)制o相位調(diào)制相位調(diào)制又稱(chēng)又稱(chēng)相位鍵控相位鍵控(PSK)，就是，就是用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)用被傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)去調(diào)制載波信號(hào)的制載波信號(hào)的相位相位。o若載波信號(hào)為若載波信號(hào)為 Acos(2ft+) ，則，則相位調(diào)制信號(hào)相位調(diào)制信號(hào)可以表示為：可以表示為： 0)ft2cos(A1)ft2cos(A)t(S當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)字字信信號(hào)號(hào)為為 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1 1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0 0三種

42、類(lèi)型的調(diào)制三種類(lèi)型的調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼常用的方法有脈沖編碼調(diào)制（PCM）以采樣定理為基礎(chǔ)，將模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化。 這需要經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：n 采樣：按一定間隔對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣采樣：按一定間隔對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣n 量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上量化：對(duì)每個(gè)樣本舍入到量化級(jí)別上n 編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼編碼：對(duì)每個(gè)舍入后的樣本進(jìn)行編碼 編碼后的信號(hào)稱(chēng)為PCM信號(hào) (脈碼調(diào)制, Pulse Coded Modulation) n話音信道帶寬話音信道帶寬4kHz 28kHz ( 2倍話音最大頻率倍話音最大頻率) )n量化級(jí)數(shù)：量化級(jí)數(shù)：8 8

43、級(jí)級(jí) ( (用用3 3位二進(jìn)制碼表示位二進(jìn)制碼表示) )n設(shè)量化級(jí)為設(shè)量化級(jí)為N N，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)位，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)位n數(shù)據(jù)率：數(shù)據(jù)率：n 每路每路PCMPCM信號(hào)的速率信號(hào)的速率 = 24000bit/s= 24000bit/s模擬話音模擬話音采樣時(shí)鐘采樣時(shí)鐘PCM PCM 信號(hào)信號(hào)采樣電路采樣電路量化和編碼量化和編碼數(shù)字化數(shù)字化聲音聲音f4kHzf4kHzfs=8kHzfs=8kHzlog2N8000次次/s*3bit = 24kbit/sPCM轉(zhuǎn)換過(guò)程舉例轉(zhuǎn)換過(guò)程舉例語(yǔ)音信號(hào)語(yǔ)音信號(hào) 011 100 011 011 001 100 011 100 011 011 001 100PC

44、M PCM 輸出輸出011011100100011011011011001001100100PCM PCM 脈沖脈沖 （有量化誤差（有量化誤差PAMPAM脈沖脈沖習(xí)題：PCM用于數(shù)字語(yǔ)音系統(tǒng)o聲音數(shù)據(jù)通常限于4000Hz以下的頻率，聲音數(shù)字化時(shí)常采用128個(gè)量化級(jí)。o問(wèn)題：o每秒采樣多少次可完整地表示聲音信號(hào)的特征? o信道的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到多少？1.如果每個(gè)樣本增加1位冗余，數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到多少？.六、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)六、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì) 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)：也稱(chēng)傳輸媒體、傳輸媒介，通信中實(shí)際傳輸信息的載體;是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通路 。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸媒體可以分為有線和

45、無(wú)線兩大類(lèi):有線介質(zhì)有線介質(zhì)：（1）雙絞線（Twisted Pairwire） （2）同軸電纜（Coaxial Cable）（3）光纖（Optical Fiber）無(wú)線介質(zhì)無(wú)線介質(zhì)：衛(wèi)星、無(wú)線電通信、紅外線通信、激光通信、微波通信等同軸電纜（同軸電纜（coaxial cable）內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體絕緣層絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層外導(dǎo)體屏蔽層絕緣保護(hù)外層絕緣保護(hù)外層 由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是箔狀）以及絕緣保護(hù)外層所組成。o 通常按特性阻抗的不同, 可分為:50同軸電纜和75同軸電纜。o 50同軸電纜主要用于在數(shù)據(jù)通信中傳輸數(shù)字信號(hào)，因此又稱(chēng)為基帶同軸

46、電纜。o 75 同軸電纜用于模擬傳輸系統(tǒng)，在這種電纜上傳送的信號(hào)采用了頻分復(fù)用的寬帶信號(hào)，因此又稱(chēng)為寬帶同軸電纜。有線電視系統(tǒng)CATV中使用的就是75同軸電纜。同軸電纜的分類(lèi)同軸電纜的分類(lèi)o 50同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜兩種。o 粗纜傳輸性能優(yōu)于細(xì)纜。常用于10Base-5的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離500米。o 而細(xì)纜常用于10Base-2的以太網(wǎng)中，單根最大傳輸距離185米。 10Base-5 粗纜以太網(wǎng)粗纜以太網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型v傳輸速率為傳輸速率為10Mbpsv每段電纜的最大長(zhǎng)度為每段電纜的最大長(zhǎng)度為500mv總線上最多可以連接總線上最多可以連接100個(gè)收發(fā)器，兩個(gè)收發(fā)個(gè)收發(fā)器，兩個(gè)收

47、發(fā) 器之間的距離不能小于器之間的距離不能小于2.5mv收發(fā)器電纜（收發(fā)器電纜（AUI電纜）長(zhǎng)度最多為電纜）長(zhǎng)度最多為50mv物理連接遵循物理連接遵循5-4-3規(guī)則：最多可用規(guī)則：最多可用4個(gè)中繼器，個(gè)中繼器，5個(gè)網(wǎng)段（其中僅個(gè)網(wǎng)段（其中僅3個(gè)網(wǎng)段可接工作站，其余只用于距離加長(zhǎng)）。個(gè)網(wǎng)段可接工作站，其余只用于距離加長(zhǎng)）。 最大網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度最大網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度2469米。米。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型10Base-2 細(xì)纜以太網(wǎng)細(xì)纜以太網(wǎng)鏈路組成鏈路組成 a.a.電纜：電纜：RG-58 A/U 50RG-58 A/U 50同軸電纜（芯徑同軸電纜（芯徑0.250.25毫米）毫米）市場(chǎng)上有帶市場(chǎng)上有帶BNC

48、BNC連接器、標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度（連接器、標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度（2 2米）的商品電纜出售米）的商品電纜出售 b.BNCb.BNC連接器連接器( (裝在電纜兩端裝在電纜兩端) ) c.BNC T c.BNC T型連接器（型連接器（T T型頭）型頭） d.d.以太網(wǎng)卡（帶接頭）以太網(wǎng)卡（帶接頭） e.50e.50終端電阻終端電阻( (一端需接地一端需接地) )技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 10:10Mbps10:10Mbps；BASE:BASE:采用基帶信號(hào)；采用基帶信號(hào)；2:2:以以100M100M為單位的情況下最大網(wǎng)段為單位的情況下最大網(wǎng)段 兩兩T T形頭間距：形頭間距：0.50.5米或其整倍數(shù)米或其整倍數(shù) 最大網(wǎng)段長(zhǎng)度：最大

49、網(wǎng)段長(zhǎng)度：185185米米 200200 網(wǎng)絡(luò)最大總長(zhǎng)度：網(wǎng)絡(luò)最大總長(zhǎng)度：925925米米 物理連接遵循物理連接遵循5-4-35-4-3規(guī)則規(guī)則雙絞線雙絞線o把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起,然后用規(guī)則的方法絞合起來(lái)就構(gòu)成了雙絞線。o各個(gè)線對(duì)絞和的目的是為了使各線對(duì)之間的電磁干擾最小。o雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)。q何謂雙絞何謂雙絞q為何雙絞為何雙絞雙絞線分為：oUTP（非屏蔽雙絞線）：成本低，安裝容易，易受外部或附近雙絞線的干撓；oSTP（屏蔽雙絞線）：在線的外層加上金屬包層來(lái)屏蔽外界的干撓，成本高，安裝難度大；銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無(wú)屏蔽雙

50、絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP局域網(wǎng)中所使用的雙絞線有:屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線。o 常用的雙絞線，根據(jù)其電氣性能，可以分為六類(lèi)。o 最常用的雙絞線有3類(lèi)和5類(lèi)，均由4對(duì)雙絞線組成，3類(lèi)雙絞線傳輸速率可達(dá)10bps，5類(lèi)雙絞線傳輸速率可達(dá)100bps。它們之間的區(qū)別在于單位長(zhǎng)度的絞合次數(shù)不同：3類(lèi)的絞合長(zhǎng)度為7.5cm10cm，5類(lèi)為0.6cm0.85cm。雙絞線類(lèi)別帶寬典型應(yīng)用316 MHz低速網(wǎng)絡(luò)；模擬電話420 MHz16Mbps令牌環(huán)局域網(wǎng)；短距離的10BASE-T以太網(wǎng)5100 MHz10BASE-T以太網(wǎng)；某些100BASE-T快速以太網(wǎng)5E（超5類(lèi)）100 MHz100BASE-

51、T快速以太網(wǎng)；某些1000BASE-T千兆以太網(wǎng)6250 MHz1000BASE-T千兆以太網(wǎng)；ATM網(wǎng)絡(luò)7600 MHz屏蔽雙絞線，可能用于今后的萬(wàn)兆以太網(wǎng)常用的雙絞線的類(lèi)別(UTP Unshielded Twisted Pair)(STP Shielded Twisted Pair)雙絞線的制作雙絞線的制作o T568AT568A：n 白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白褐、褐白綠、綠、白橙、藍(lán)、白藍(lán)、橙、白褐、褐o T568BT568B：n 白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白褐、褐白橙、橙、白綠、藍(lán)、白藍(lán)、綠、白褐、褐水晶頭腳序號(hào)的確定水晶頭腳序號(hào)的確定 將水晶頭有金屬腳的一面面對(duì)自己且豎直向

52、上，有塑將水晶頭有金屬腳的一面面對(duì)自己且豎直向上，有塑料彈片一面背對(duì)自己，從左至右依次分別為料彈片一面背對(duì)自己，從左至右依次分別為1 1腳、腳、 2 2腳、腳、3 3腳、腳、4 4腳、腳、5 5腳、腳、6 6腳、腳、7 7腳、腳、8 8腳。腳。 網(wǎng)卡上網(wǎng)卡上RJ45RJ45接口：接口： 1腳腳 Tx+ 發(fā)送發(fā)送 2腳腳 Tx- 3腳腳 Rx+ 接收接收 6腳腳 Rx-直連線直連線 、交叉線、交叉線o直通線用于直通線用于: :n 計(jì)算機(jī)和集線器、計(jì)算機(jī)和交換機(jī)、路由器和集計(jì)算機(jī)和集線器、計(jì)算機(jī)和交換機(jī)、路由器和集線器、路由器和交換機(jī)之間的連接線器、路由器和交換機(jī)之間的連接o交叉線用于交叉線用于:

53、 :n 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、集線器和集線器、交換機(jī)和交計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、集線器和集線器、交換機(jī)和交換機(jī)、路由器和計(jì)算機(jī)之間的連接換機(jī)、路由器和計(jì)算機(jī)之間的連接 o 直通線制作：兩頭線序都遵循直通線制作：兩頭線序都遵循T568BT568Bo 交叉線制作：一頭遵循交叉線制作：一頭遵循T568BT568B，另一頭遵循，另一頭遵循T568AT568Ao 網(wǎng)絡(luò)線的制作步驟：剝線、理線、插線、壓網(wǎng)絡(luò)線的制作步驟：剝線、理線、插線、壓線線剝?nèi)ゾ€皮剝?nèi)ゾ€皮 剝開(kāi)長(zhǎng)度為剝開(kāi)長(zhǎng)度為1.5cm-2cm1.5cm-2cm 初步排好線對(duì)初步排好線對(duì) 注意不要亂了線序注意不要亂了線序 把線插入到把線插入到RJ-45RJ-45接

54、頭接頭 壓線 o 網(wǎng)線測(cè)試儀：用來(lái)檢測(cè)網(wǎng)線制作是否正確的網(wǎng)線測(cè)試儀：用來(lái)檢測(cè)網(wǎng)線制作是否正確的儀器。儀器。n 測(cè)試直通線燈亮順序：測(cè)試直通線燈亮順序：1 11 21 22 32 33 43 44 54 55 65 66 76 77 87 88 8n 測(cè)試交叉線燈亮順序：測(cè)試交叉線燈亮順序：1 13 23 26 36 31 41 44 54 55 65 62 72 77 87 88 8制作制作TP的工具壓線鉗的使用的工具壓線鉗的使用壓壓線線鉗鉗的的作作用用1、剪斷雙絞線、剪齊不齊的芯線、剪斷雙絞線、剪齊不齊的芯線 （切線口（切線口 單刀片）單刀片）2、剝皮：剝?nèi)ルp絞線的外皮、剝皮：剝?nèi)ルp絞線的外

55、皮 （剝線口（剝線口 雙刀片）雙刀片）3、壓線：將壓線：將RJ-45上的針扎到雙上的針扎到雙絞線中的銅線上絞線中的銅線上 （壓線槽）（壓線槽）簡(jiǎn)單：剪簡(jiǎn)單：剪 剝剝 壓壓制作制作TP的步驟的步驟1、剪線剪線（壓線鉗或偏口鉗）比實(shí)際長(zhǎng)，一般約（壓線鉗或偏口鉗）比實(shí)際長(zhǎng)，一般約0.6米米100米。米。2、安裝護(hù)套與線標(biāo)安裝護(hù)套與線標(biāo)（標(biāo)記線纜）（標(biāo)記線纜）3、剝外皮剝外皮（可用剝線工具或壓線鉗），據(jù)需制作的標(biāo)準(zhǔn)分線，捋直。（可用剝線工具或壓線鉗），據(jù)需制作的標(biāo)準(zhǔn)分線，捋直。4、切去并切齊過(guò)長(zhǎng)的線切去并切齊過(guò)長(zhǎng)的線：留下約：留下約15mm至至20mm（水晶頭長(zhǎng)度）。（水晶頭長(zhǎng)度）。5、雙絞線放入雙絞

56、線放入RJ45水晶頭內(nèi)水晶頭內(nèi)（注順序），（注順序），用力推直到用力推直到芯線頂端達(dá)到水晶頭槽芯線頂端達(dá)到水晶頭槽的最頂部。的最頂部。6、壓水晶頭壓水晶頭：水晶頭放入壓線槽中，出力，直到：水晶頭放入壓線槽中，出力，直到8片金屬片被壓下去刺穿雙絞線片金屬片被壓下去刺穿雙絞線8根芯線的外皮與芯線接觸在一起，雙絞線外皮被壓緊。根芯線的外皮與芯線接觸在一起，雙絞線外皮被壓緊。7、另一端同理來(lái)做（視直通線或交叉線而定）。、另一端同理來(lái)做（視直通線或交叉線而定）。雙絞線雙絞線TP的檢測(cè)的檢測(cè)1、雙絞線通斷測(cè)試方法、雙絞線通斷測(cè)試方法（1）網(wǎng)線通斷測(cè)試儀）網(wǎng)線通斷測(cè)試儀（2）萬(wàn)用表）萬(wàn)用表（3）利用交換機(jī)或

57、集線器，）利用交換機(jī)或集線器， 前提：網(wǎng)卡安裝連接正確前提：網(wǎng)卡安裝連接正確2、網(wǎng)線通斷測(cè)試儀測(cè)試的判斷方法、網(wǎng)線通斷測(cè)試儀測(cè)試的判斷方法可檢測(cè)：錯(cuò)線可檢測(cè)：錯(cuò)線 短路短路 開(kāi)路等開(kāi)路等雙絞線雙絞線TP的檢測(cè)的檢測(cè)2、網(wǎng)線通斷測(cè)試儀測(cè)試的判斷方法、網(wǎng)線通斷測(cè)試儀測(cè)試的判斷方法主測(cè)試主測(cè)試端端1腳燈亮2腳燈亮3腳燈亮4腳燈亮5腳燈亮6腳燈亮7腳燈亮8腳燈亮對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)測(cè)試端測(cè)試端1腳燈亮2腳燈亮3腳燈亮4腳燈亮5腳燈亮6腳燈亮7腳燈亮8腳燈亮主測(cè)試主測(cè)試端端1腳燈腳燈亮亮2腳燈亮3腳燈亮4腳燈亮5腳燈亮6腳燈亮7腳燈亮8腳燈亮對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)測(cè)試端測(cè)試端3腳燈腳燈亮亮6腳燈亮1腳燈亮4腳燈亮5腳燈亮

58、2腳燈亮7腳燈亮8腳燈亮完好的直通線的顯示完好的直通線的顯示完好的交叉線的顯示完好的交叉線的顯示v 介質(zhì)介質(zhì) 3類(lèi)或類(lèi)或5類(lèi)雙絞線類(lèi)雙絞線v 傳輸速率傳輸速率 10Mb/sv 物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型星型v 邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型總線型v 雙絞線長(zhǎng)度雙絞線長(zhǎng)度 小于小于100米米v 集線器集線器v 帶有帶有RJ-45插口的以太網(wǎng)卡插口的以太網(wǎng)卡 v 3類(lèi)或類(lèi)或5類(lèi)非屏蔽雙絞線類(lèi)非屏蔽雙絞線 v RJ-45插頭插頭 光纖光纖光導(dǎo)纖維（光導(dǎo)纖維（Optical Fiber）簡(jiǎn)稱(chēng)光纖）簡(jiǎn)稱(chēng)光纖，是一種細(xì)?。ǎ且环N細(xì)?。?um100um）柔軟且能傳導(dǎo)光信號(hào)的傳輸介質(zhì)。柔軟且能傳導(dǎo)光信

59、號(hào)的傳輸介質(zhì)。光纖通信光纖通信利用光纖傳遞光脈沖來(lái)進(jìn)行通信。利用光纖傳遞光脈沖來(lái)進(jìn)行通信。分類(lèi)：分類(lèi)：o單模光纖單模光纖SMF（Single Mode Fiber）o多模光纖多模光纖MMF（Multi-Mode Fiber） o所謂的所謂的“模?！笔侵敢砸欢ǖ慕嵌冗M(jìn)入光纖的一束光是指以一定的角度進(jìn)入光纖的一束光在折射率較高的單根光纖外面，用折射在折射率較高的單根光纖外面，用折射率較低的包層包裹起來(lái)，就可以構(gòu)成一率較低的包層包裹起來(lái)，就可以構(gòu)成一條光纖通道；多條光纖組成一束，就構(gòu)條光纖通道；多條光纖組成一束，就構(gòu)成一條光纜。成一條光纜。1.1.物理構(gòu)造物理構(gòu)造玻璃玻璃封套封套塑料外套塑料外套玻璃

60、玻璃內(nèi)芯內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外外殼殼玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯50um50um緩變型緩變型MMFMMF 62.5um 62.5um緩變緩變/ /增強(qiáng)型增強(qiáng)型MMFMMF 8.3um 8.3um突變型突變型SMF SMF 玻璃包層玻璃包層125um125um常常見(jiàn)見(jiàn)規(guī)規(guī)格格光線在光纖中的折射 折射角入射角 包層（低折射率的媒體） 包層（低折射率的媒體） 纖芯（高折射率的媒體） 包層纖芯高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饫w的工作原理光纖的工作原理o 按光纖傳輸模式的不同，可以分為：（1）單模光纖（直徑8m10m）（2）多模光纖（通常為50m