計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第3章物理層與數(shù)據(jù)通信技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線開(kāi)放課程物理層作用與功能特性目錄Contents了解物理層的功能；了解物理層的四種特性。學(xué)習(xí)目標(biāo)1物理層的功能2物理層的特性物理層的功能物理層主要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各種硬件設(shè)備和傳輸介質(zhì)上傳輸比特的功能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖物理層的作用是盡可能地屏蔽設(shè)備間的差異，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺(jué)不到這些差異。物理層傳輸?shù)氖潜忍亓?。物理層的功能?jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口雙絞線連接光纖連接雙絞線連接物理層提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，目的是啟動(dòng)、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間進(jìn)行比特傳輸?shù)奈锢磉B接。物理層的協(xié)議即物理層接口標(biāo)準(zhǔn)，也稱(chēng)為物理層規(guī)程。物理層的特性物理層協(xié)議實(shí)際上是規(guī)定與傳輸介質(zhì)接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。序號(hào)特性作用1機(jī)械特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(jī)械固定方式等。機(jī)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。2電氣特性指明接口引腳中的電壓范圍，即用多大電壓表示“1”或“0”。電氣特性決定了數(shù)據(jù)傳輸速率和信號(hào)傳輸距離。3功能特性指明某條線上出現(xiàn)某一電平表示何種意義，即接口信號(hào)引腳的功能分配和確切定義。按功能可將接口信號(hào)線分為數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線、定時(shí)信號(hào)線、接地線和次信道信號(hào)線5種。4規(guī)程特性規(guī)定了使用接口線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的控制過(guò)程和步驟。不同的接口標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)程特性也不同。物理層功能特性舉例主機(jī)主機(jī)調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器DTEDCEDCEDTE通信線路DTE(DataTerminalEquipment)是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，指的是具有一定數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)發(fā)送接收能力的設(shè)備，包括各種I/O設(shè)備和計(jì)算機(jī)。DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)，在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能。DTE和DCE：物理層功能特性舉例網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中廣泛的使用的物理接口是RS-232和RJ-45RS-232RJ-451.機(jī)械特性機(jī)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(jī)械固定方式等。機(jī)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。2.電氣特性電氣特性決定了數(shù)據(jù)傳輸速率和信號(hào)傳輸距離。指明接口引腳中的電壓范圍，即用多大電壓表示“1〞或“0〞。υ(t)t-15V～-5V15V～5V3.功能特性它規(guī)定了什么電路應(yīng)當(dāng)連接到25根引腳中的哪一根，以及該引腳的作用。DTE計(jì)算機(jī)或終端DCE數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備（1）保護(hù)地（2）發(fā)送數(shù)據(jù)（3）接收數(shù)據(jù)（4）請(qǐng)求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號(hào)地（8）載波檢測(cè)（20）DTE就緒（22）振鈴提示4.規(guī)程特性規(guī)定了在DTE和DCE之間所發(fā)生事件的合法序列DTE計(jì)算機(jī)或終端DCE數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備〔1〕保護(hù)地〔2〕發(fā)送數(shù)據(jù)〔3〕接收數(shù)據(jù)〔4〕請(qǐng)求發(fā)送〔5〕允許發(fā)送〔6〕DCE就緒〔7〕信號(hào)地〔8〕載波檢測(cè)〔20〕DTE就緒〔22〕振鈴提示如果當(dāng)DTE要進(jìn)行通信時(shí)，就將引腳20“DTE就緒〞置為“ON〞，同時(shí)通過(guò)引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)〞向DCE傳送信號(hào)。接下來(lái)DCE檢測(cè)到載波信號(hào)時(shí)，將引腳8“載波檢測(cè)〞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端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將其引腳4“請(qǐng)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(guò)引腳2“發(fā)送數(shù)據(jù)〞。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交流群主講教師QQ號(hào)數(shù)據(jù)通信的根本概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線開(kāi)放課程目錄Contents了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型；理解數(shù)據(jù)、信息、信號(hào)與信道的概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型2數(shù)據(jù)3信息4信號(hào)5信道數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型信道主機(jī)A調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器B公共交換網(wǎng)絡(luò)主機(jī)B完成數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換完成模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換信源信宿終端設(shè)備數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備傳輸系統(tǒng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)主機(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)信息類(lèi)型視頻音頻文本圖像位(bit)：一個(gè)“0〞或“1〞就分別代表1位。字節(jié)(Byte)：一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成，如101011001KB=1024Byte；1MB=1024KB;1GB=1024MB。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。信息信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。表示信息的形式可以是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)234.78數(shù)值、文字、

圖形、聲音、圖像以及動(dòng)畫(huà)凡經(jīng)過(guò)加工處理或換算得到的數(shù)據(jù)，即可稱(chēng)為信息。等，這些表示媒體歸根到底都是數(shù)據(jù)的一種形式。

信號(hào)信號(hào)是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號(hào)可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。主機(jī)A調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器BPSTN主機(jī)B完成數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換完成模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換信道是信號(hào)在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

信道主機(jī)AInternet主機(jī)B物理信道〔傳輸介質(zhì)〕邏輯信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(hào)通過(guò)。數(shù)據(jù)通信的三種方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線開(kāi)放課程目錄Contents理解數(shù)據(jù)通信方式；了解單工、半雙工、全雙工通信之間的區(qū)別。學(xué)習(xí)目標(biāo)1單工通信2半雙工通信3全雙工通信單工通信接收端發(fā)送端×單向信道單向傳輸不能反向傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)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(shí)候都不能改變信號(hào)的傳送方向。播送電視半雙工通信發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端接收器信號(hào)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(shí)刻只能單向半雙工通信中信號(hào)可以沿著兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸，即兩個(gè)方向的傳輸只能交替進(jìn)行。對(duì)講機(jī)全雙工通信發(fā)送端/接收端發(fā)送端/接收端接收器信號(hào)傳輸接收器發(fā)送器發(fā)送器全雙工信道可以同時(shí)雙向傳輸全雙工通信是指同時(shí)可以作雙向的通信，通信的一方在發(fā)送信息的同時(shí)也能接收信息。計(jì)算機(jī)間通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)數(shù)據(jù)通信主要性能指標(biāo)目錄Contents了解數(shù)據(jù)通信主要的性能指標(biāo)；掌握數(shù)據(jù)通信性能指標(biāo)的計(jì)算方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)1數(shù)據(jù)傳輸速率2信道帶寬3信道容量4實(shí)際信道容量5誤碼率數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚捎谩氨忍芈狮暫汀安ㄌ芈狮晛?lái)表示。比特率:指每秒所傳輸?shù)亩M(jìn)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(gè)數(shù)。波特率又稱(chēng)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(duì)應(yīng)關(guān)系:S=B×log2N〔b/s〕或B=S/log2N〔Baud〕信道帶寬在模擬信道中，信道帶寬〔Bandwidth，簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬〕又叫頻寬，是指信道所能傳送的信號(hào)的頻率寬度，也就是可傳送信號(hào)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到達(dá)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信道容量信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的重要參數(shù)，信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸數(shù)據(jù)的最大容量，單位是bit/s。奈奎斯特公式：C=2×H×log2N〔b/s〕其中：H是信道的帶寬，也稱(chēng)頻率范圍，單位Hz，N表示攜帶數(shù)據(jù)的碼元可能取得的離散值的個(gè)數(shù)。例3-3：普通線路的帶寬約為3kHz，那么其碼元速率為6kBaud。假設(shè)每個(gè)碼元可能取的離散值的個(gè)數(shù)為16〔即N=16〕，那么最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)：C=2×3k×log216=24kbps實(shí)際信道容量輸入信號(hào)波形輸入信號(hào)波形輸出信號(hào)波形〔失真不嚴(yán)重〕通信質(zhì)量較好的信道〔帶寬受限、有較少噪聲、干擾和失真〕通信質(zhì)量很差的信道〔帶寬受限、有較大噪聲、干擾和失真〕輸出信號(hào)波形〔失真嚴(yán)重〕實(shí)際信道容量的香農(nóng)公式：C=2×H×log2(1+S/N)〔b/s〕其中：S表示信號(hào)功率，N為噪聲功率。信道的噪聲比常表示為10log10〔S/N〕，以分貝〔dB〕為單位計(jì)量。誤碼率誤碼率〔BER：biterror〕：是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。指二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。

誤碼率計(jì)算公式為：Pe=Ne/N其中：Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù)〔比特?cái)?shù)〕，N為傳輸數(shù)據(jù)的總位數(shù)〔比特?cái)?shù)〕。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)目錄Contents學(xué)習(xí)目標(biāo)1并行傳輸2串行傳輸3異步傳輸4同步傳輸5基帶傳輸6頻帶傳輸并行傳輸發(fā)送設(shè)備87654321校驗(yàn)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(gè)并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸，即有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。優(yōu)點(diǎn)：速度快，處理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：費(fèi)用高，僅適合于近距離和高速率的通信。串行傳輸發(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)換數(shù)據(jù)位串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地以串行方式在一條信道上傳輸。優(yōu)點(diǎn)：收、發(fā)雙方只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，本錢(qián)低。數(shù)據(jù)線異步傳輸主機(jī)B110101011010110110101100110110停止位數(shù)據(jù)位起始位主機(jī)A所謂異步傳輸〔AsynchronousTransmission〕又稱(chēng)起止式傳輸，即指發(fā)送者和接收者之間不需要合作。優(yōu)點(diǎn)：字符同步實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，收發(fā)雙發(fā)的時(shí)鐘信號(hào)不需嚴(yán)格同步。缺點(diǎn)：對(duì)每一個(gè)字符都需要參加“起〞、“止〞碼元，使傳輸效率變低。同步傳輸同步傳輸(Synchronous)就是使接收端接收的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊或一組字符都要和發(fā)送端準(zhǔn)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(gè)同步字節(jié)“01111110〞，并在結(jié)束時(shí)使用該同步字節(jié)。主機(jī)B011111101010101101101…1011001101101111110主機(jī)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)?；鶐鬏斣谛诺郎现苯觽魉蛿?shù)據(jù)的基帶信號(hào)稱(chēng)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(jì)算機(jī)終端系統(tǒng)計(jì)算機(jī)終端系統(tǒng)010101010010101010基帶信號(hào)頻帶傳輸頻帶傳輸是指將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)后再發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把音頻信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)。發(fā)送端接收端編碼器〔網(wǎng)卡〕計(jì)算機(jī)終端系統(tǒng)0101010基帶信號(hào)頻帶信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器B解決了利用系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)的問(wèn)題，還可以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高傳輸信道利用率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼目錄Contents了解不歸零碼、歸零碼及其區(qū)別；了解曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼及其區(qū)別了解4B/5B編碼、8B/10B編碼。學(xué)習(xí)目標(biāo)1不歸零碼與歸零碼2曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼34B/5B編碼與8B/10B編碼不歸零碼與歸零碼不歸零碼〔NRZ〕不歸零碼是指編碼在發(fā)送“0〞或“1〞時(shí)，在一碼元的時(shí)間內(nèi)不會(huì)返回初始狀態(tài)(零)。當(dāng)連續(xù)發(fā)送“1〞或者“0〞時(shí)，上一碼元與下一碼元之間沒(méi)有間隙，使接收方和發(fā)送方無(wú)法保持同步。0101101010判決門(mén)限1.00.50取樣時(shí)間t（a）單極性不歸零碼0101101010判決門(mén)限1.00-1.0t（b）雙極性不歸零碼不歸零碼與歸零碼歸零碼〔RZ〕歸零碼是指編碼在發(fā)送“0〞或“1〞時(shí)，在一碼元的時(shí)間內(nèi)會(huì)返回初始狀態(tài)〔零〕。歸零碼可分為單極性歸零碼和雙極性歸零碼。0101101010判決門(mén)限1.00.50t（a）單極性歸零碼（b）雙極性歸零碼0101101010判決門(mén)限1.00-1.0t曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼〔ManchesterEncoding〕也稱(chēng)為自同步碼(Self-SynchronizingCode)。在曼徹斯特編碼方式中，每一位的中間都有一個(gè)跳變。位中間的跳變既作為時(shí)鐘，又作為數(shù)據(jù)；從高電平到低電平的跳變表示“1〞，從低電平到高電平的跳變表示“0〞。由于跳變都發(fā)生在每一個(gè)碼元的中間位置〔半個(gè)周期〕，接收端可以方便的利用它作為同步時(shí)鐘，因此這種曼徹斯特編碼又稱(chēng)為“自同步曼徹斯特編碼〞。差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特(DifferentManchester)：用每一位的起始處有無(wú)跳變來(lái)表示“0〞和“1〞。在起始處與前一個(gè)碼元比較，假設(shè)有跳變那么為“0〞，假設(shè)無(wú)跳變那么為“1〞。而每一位中間的跳變只用于作為同步的時(shí)鐘信號(hào)，所以它也是一種子同步編碼。曼徹斯特編碼10110001不歸零碼差分曼徹斯特編碼起始位置無(wú)跳變表示1中間跳變只作同步用中間跳變，高跳至低表示1高電平高電平低電平低電平4B/5B編碼與8B/10B編碼4B/5B編碼的特點(diǎn)是將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)流每4位作為一組，然后按照4B/5B編碼規(guī)那么將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的5位碼。5位碼共有32種組合，但只采用24種〔要求每個(gè)5位碼中不含多余3個(gè)“0〞，或者不會(huì)少于2個(gè)“1〞〕，其中16種對(duì)應(yīng)4位碼的16種狀態(tài)，8種用作控制碼，以表示幀的開(kāi)始和結(jié)束、光纖線路狀態(tài)〔靜止、空閑、暫停〕等。8B/10B編碼與4B/5B的概念類(lèi)似，在千兆以太網(wǎng)中就采用了8B/10B的編碼方式。mBnB碼是分組碼的一種，它將原始碼流m個(gè)比特一組，根據(jù)一定的規(guī)那么變?yōu)閚個(gè)比特〔n>m〕一組的碼組輸出。主機(jī)A111111101至傳輸介質(zhì)

4B/5B譯碼器NRZI譯碼器注：1111-----4位比特?cái)?shù)據(jù)

11101-----5位碼組

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制目錄Contents了解數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制方法；了解ASK移幅鍵控、FSK移頻鍵控、PSK移相鍵控及其區(qū)別。學(xué)習(xí)目標(biāo)1ASK移幅鍵控2FSK移頻鍵控3PSK移相鍵控制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制要在模擬信道上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，要將模擬信號(hào)作為載波運(yùn)載要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在發(fā)送端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)才能傳輸，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為調(diào)制〔Modulate〕；在接收端需要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)〔Demodulate〕。發(fā)送端調(diào)制解調(diào)器A調(diào)制解調(diào)器BPSTN公共交換網(wǎng)絡(luò)接收端調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)解調(diào)：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)發(fā)送的載波信號(hào)是一種連續(xù)的頻率恒定的信號(hào)，可以表示為正玄波形式：載波S〔t〕=Αsin(ωt+φ)其中，其中Α為幅度，ω為頻率，φ為初相位。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制調(diào)制的方法主要通過(guò)改變正玄波的幅度、頻率或相位來(lái)傳送信息，使Α、ω或φ隨著數(shù)字基帶信號(hào)的變化而變化。其根本原理為把數(shù)據(jù)信號(hào)寄生在載波的三個(gè)參數(shù)中的一個(gè)上，即用數(shù)字信號(hào)來(lái)進(jìn)行幅度調(diào)制、頻率調(diào)制或相位調(diào)制。從幾個(gè)具有不同參量的獨(dú)立震蕩源中選擇參量，為此把數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式稱(chēng)為“鍵控〞。數(shù)字調(diào)制主要有：移幅鍵控、移頻鍵控和移相鍵控。

ASK移幅鍵控移幅鍵控使用載波頻率的兩個(gè)不同振幅來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值。移幅就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過(guò)載波的幅度來(lái)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(dá)式為：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(hào)移幅鍵控用幅度0表示數(shù)字信號(hào)0用幅度Αm表示數(shù)字信號(hào)1

FSK移幅鍵控移頻鍵控法是使用載波頻率附近的兩個(gè)不同頻率來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值，即通過(guò)改變載波信號(hào)的角頻率來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0的方法。對(duì)于移頻鍵控來(lái)說(shuō)，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(dá)式為：S（t）=Α·sin(ω1t+φ)表示數(shù)字1Α·sin(ω2t+φ)表示數(shù)字000011數(shù)字信號(hào)移頻鍵控用頻率ω2表示數(shù)字信號(hào)0用頻率ω1表示數(shù)字信號(hào)1

PSK移相鍵控移相鍵控是使用載波信號(hào)的相位移動(dòng)來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即通過(guò)改變載波信號(hào)的相位值來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0的方法。對(duì)于移相鍵控來(lái)說(shuō)，幅度和頻率為常量，相位為變量。如果用相位的絕對(duì)值表示數(shù)字信號(hào)1、0，那么稱(chēng)為絕對(duì)調(diào)相；如果用相位的相對(duì)偏移來(lái)表示數(shù)字信號(hào)1、0，那么稱(chēng)為相對(duì)調(diào)相。S（t）=Α·sin(ωt

+φ1)表示數(shù)字1Α·sin(ωt

+φ2)表示數(shù)字0絕對(duì)調(diào)相：當(dāng)表示數(shù)字1時(shí)，取φ1=0；當(dāng)表示數(shù)字0時(shí)，取φ2=π。其數(shù)字表達(dá)式為：相對(duì)調(diào)相：用載波在2位數(shù)字信號(hào)的交接處產(chǎn)生的相位偏移來(lái)表示載波所表示的數(shù)字信號(hào)。最簡(jiǎn)單的相對(duì)調(diào)相方法是，兩比特信號(hào)交接處遇0，載波信號(hào)相位不變；兩比特信號(hào)交接處遇1，載波信號(hào)相位偏移π。

PSK移相鍵控00011數(shù)字信號(hào)絕對(duì)調(diào)相φ1=0相位φ2=πφ1=0φ1=0φ2=π相對(duì)調(diào)相遇1時(shí)相位偏移π遇0時(shí)不變?nèi)N調(diào)制方法比較ASK方式的編碼效率較低，容易受噪聲變化的影響，抗干擾性較差。在音頻線路上，一般只能到達(dá)l200bit/s的傳輸速率。PSK方式具有很強(qiáng)的抗干擾能力，其編碼效率比FSK還要高。在音頻線路上傳輸速率可達(dá)9600bit/s計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼目錄Contents了解模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼方法-PCM；了解PCM的工作過(guò)程：采樣、量化、編碼學(xué)習(xí)目標(biāo)1采樣2量化3編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制在模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼最常用的方法是脈沖編碼調(diào)制〔PulseCodeModulation，PCM〕。PCM是一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)脈沖序列的過(guò)程。在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信等均獲得了極為廣泛的應(yīng)用。PCM的工作過(guò)程主要包括采樣、量化與編碼3個(gè)步驟。02.42464.715.412.982采樣量化電平數(shù)為8精確抽樣值2.424.715.412.98量化值2553二進(jìn)制編碼010101101011采樣采樣(Sampling)是模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步。模擬信號(hào)是電平連續(xù)變化的信號(hào)，采樣是每隔一定的時(shí)間間隔，將模擬信號(hào)的電平幅度值取出來(lái)作為樣本，讓其表示原來(lái)的信號(hào)的過(guò)程。采用頻率f為：f≥2B或

f=1/T≥2fmax

其中：B為通信信道帶寬，T為采樣周期，fmax為信道所允許通過(guò)信號(hào)的最高頻率。研究結(jié)果說(shuō)明，如果f≥2B，那么定時(shí)對(duì)信號(hào)采樣，其樣本可以包含足以重構(gòu)原模擬信號(hào)的所有信息。例如，語(yǔ)音信號(hào)的帶寬近似為4kHz，那么采樣頻率應(yīng)不小于8000樣本/秒，假設(shè)用8位二進(jìn)制編碼，那么信道的數(shù)據(jù)傳輸速率為8×8000bps=64kbps。每一路采樣信號(hào)稱(chēng)為脈沖振幅調(diào)制(PulseAmplitudeModulation，PAM)。

量化和編碼量化〔Quantizing〕就是將采樣的樣本幅度按照量化級(jí)別決定取值的過(guò)程，也就是取整。這樣脈沖序列就成了數(shù)字信號(hào)了。編碼〔Encoding〕就是利用相應(yīng)位的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣本量級(jí)的方法，它用一定位數(shù)的二進(jìn)制碼表示。如果有N個(gè)量化級(jí)，那么就應(yīng)當(dāng)有l(wèi)og2N位二進(jìn)制碼。舉例：在語(yǔ)音數(shù)字化的脈沖調(diào)制系統(tǒng)中，如果語(yǔ)音數(shù)據(jù)的限于4000Hz一下的頻率，那么每秒8000次的采樣可以滿足完整的表示語(yǔ)音限號(hào)特征的需要。使用7位二進(jìn)制表示每次采樣的數(shù)據(jù)的話，就允許128個(gè)量化級(jí)，這就意味著，僅僅是語(yǔ)音信號(hào)就需要有8000次/秒×7bit/次=56kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼目錄Contents學(xué)習(xí)目標(biāo)1頻分多路復(fù)用2時(shí)分多路復(fù)用3波分多路復(fù)用4碼分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用在FDM中，各路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，各路信號(hào)所占用的頻帶不相互重疊，相鄰信號(hào)之問(wèn)有保護(hù)頻道，以防止多路信號(hào)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(hù)頻帶信道帶寬源1源5f1f2f3f4f5……目標(biāo)1目標(biāo)5……

時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TimeDivisionMultiplexing，TDM)物理信道按時(shí)間分成假設(shè)干個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)間片，輪流、交替地分配給多路信源．每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間片，在其占有的時(shí)間內(nèi)，每一路信號(hào)只能在自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸。A1A2A3A4A5A6A7A8B1B2B3B4B5B6B7B8C1C2C3C4C5C6C7C8A路信號(hào)B路信號(hào)C路信號(hào)時(shí)間片A1B1C1A2B2C2A3B3C3信道帶寬時(shí)分復(fù)用幀……TDM的工作原理：首先，將各路傳輸信號(hào)按時(shí)間進(jìn)行分割，就是將每個(gè)單位傳輸時(shí)間都劃分為相同數(shù)量的時(shí)間片(即時(shí)隙)；其次，每路信號(hào)使用其中之一進(jìn)行傳輸，將多個(gè)時(shí)隙組成的幀稱(chēng)為“時(shí)分復(fù)用幀〞。這樣，就可以使多路輸入信號(hào)在不同的時(shí)隙內(nèi)輪流、交替地使用物理信道進(jìn)行傳輸。

波分多路復(fù)用光纖1中的光束波長(zhǎng)λ1光纖2中的光束波長(zhǎng)λ2光柵光柵合成光束共享光纖光纖1波譜波長(zhǎng)λ1光纖2波譜波長(zhǎng)λ2光纖1波譜波長(zhǎng)λ1光纖2波譜波長(zhǎng)λ2波分多路復(fù)用的原理：光信號(hào)具有不同波長(zhǎng)，波分多路復(fù)用利用了衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)不同光波的合成和分解。兩根光纖連到一個(gè)棱鏡或衍射光柵，每根光纖里的光波處于不同的波段上，這樣兩束光通過(guò)棱鏡或衍射光柵組合到一條共享光纖上。到達(dá)目的地后，再通過(guò)棱鏡或衍射光柵將組合的光信號(hào)分開(kāi)，并送入不同的終端。

碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用的原理：基于碼型分割信道。每個(gè)用戶分配有一個(gè)特定的地址碼，而這些地址碼之間相互具有正交性，因此各用戶信息發(fā)射信號(hào)在時(shí)間、空間和頻率上都可能重疊，從而使有限頻帶得到利用。時(shí)分多路復(fù)用比頻分多路復(fù)用傳輸速率高，可以充分利用信道的全部帶寬。時(shí)分多路復(fù)用混合不同速率的同步方式的終端，能適應(yīng)新的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)雙絞線目錄Contents熟悉雙絞線的特點(diǎn)與應(yīng)用；掌握雙絞線的分類(lèi)；掌握雙絞線的EIA/TIA568B線序。學(xué)習(xí)目標(biāo)1雙絞線的特點(diǎn)與應(yīng)用2雙絞線類(lèi)別3雙絞線的線序雙絞線的特點(diǎn)與應(yīng)用雙絞線是目前局域網(wǎng)中最常用的一種布線材料。雙絞線是由兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線用規(guī)那么的方法扭絞起來(lái)而成的一種傳輸介質(zhì)。雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)，也可以傳輸數(shù)字信號(hào)。典型的雙絞線有一對(duì)的，有四對(duì)的，也有更多對(duì)雙絞線捆在一起，在其外面包上硬的絕緣套管，這些我們稱(chēng)之為雙絞線電纜。雙絞線一個(gè)扭絞周期的長(zhǎng)度，叫做節(jié)距，節(jié)距越小，抗干擾能力越強(qiáng)。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，可降低信號(hào)干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會(huì)被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線對(duì)類(lèi)別傳輸速率用途說(shuō)明1類(lèi)線纜最大達(dá)20kbps可用于語(yǔ)音通信不適合數(shù)據(jù)通信2類(lèi)線纜最高4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)用于電話語(yǔ)音傳輸3類(lèi)線纜最高10Mbps主要應(yīng)用于語(yǔ)音、10M以太網(wǎng)（10BASE-T）和4Mbps令牌環(huán)最大網(wǎng)段長(zhǎng)度為100m，采用RJ形式的連接器，目前已淡出市場(chǎng)。4類(lèi)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-T最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m5類(lèi)線纜最高100Mbps主要用于100M以太網(wǎng)（100BASE-T）和1000M以太網(wǎng)（1000BASE-T）最大網(wǎng)段長(zhǎng)為100m，用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸超5類(lèi)線纜100Mbps主要用于1000M以太網(wǎng)超5類(lèi)具有衰減小，串?dāng)_少，并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值（ACR）和信噪比（SNR）、更小的時(shí)延誤差，性能得到很大提高。6類(lèi)線纜最大可達(dá)1000Mbps主要用于100M快速以太網(wǎng)和1000M以太網(wǎng)最適用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用超6類(lèi)線纜1000Mbps主要應(yīng)用1000M以太網(wǎng)中在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善7類(lèi)線纜可達(dá)10Gbps將來(lái)使用在萬(wàn)兆以太網(wǎng)它不再是一種非屏蔽雙絞線了，而是一種屏蔽雙絞線雙絞線類(lèi)別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(duì)雙絞線外面有金屬筒纏繞。

雙絞線的線序在目前的網(wǎng)絡(luò)中，為了保持最正確的兼容性，普遍采用EIA/TIA568B標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制作網(wǎng)線。"橙白"是指淺橙色，或者白線上有橙色的色點(diǎn)或色條的線纜，綠白、棕白、藍(lán)白亦同。水晶頭水晶頭中EIA/TIA568B線序12345678橙白橙綠白藍(lán)藍(lán)白綠棕白棕計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)同軸電纜目錄Contents熟悉同軸電纜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用；熟悉同軸電纜的分類(lèi)。學(xué)習(xí)目標(biāo)1同軸電纜結(jié)構(gòu)與應(yīng)用2同軸電纜分類(lèi)同軸電纜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用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(duì)導(dǎo)體組成，但它們是按照“同軸〞的形式構(gòu)成線對(duì)。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(lái)傳輸信號(hào)；在內(nèi)導(dǎo)體外面包裹一層絕緣材料，外面再套一個(gè)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(hào)地線；最外面那么是起保護(hù)作用的塑料封套。同軸電纜相對(duì)于雙絞線價(jià)格貴，但數(shù)據(jù)傳輸速率高、帶寬較寬、傳輸距離較長(zhǎng)和抗干擾能力較強(qiáng)。傳統(tǒng)的以太局域網(wǎng)中采用的就是基帶同軸電纜。同軸電纜分類(lèi)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?；鶐S電纜主要用于傳輸數(shù)字信號(hào)，可作為計(jì)算機(jī)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(xì)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(wú)法滿足目前局域網(wǎng)的傳輸速度要求，所以在計(jì)算機(jī)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(hào)，主要用于視頻傳輸，它是有線電視系統(tǒng)CATV中的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)光纖目錄Contents熟悉光纖的特點(diǎn)與應(yīng)用；熟悉光纖的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)。學(xué)習(xí)目標(biāo)1光纖的特點(diǎn)與應(yīng)用2光纖的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)光纖的特點(diǎn)與應(yīng)用光纖是一種可以傳輸光信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。與其他傳輸介質(zhì)相比，光纖不容易受電磁或無(wú)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(yuǎn)。同時(shí)，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(guò)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(shí)，其折射角大于入射角，因此，當(dāng)入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射。光纖主要利用光的全發(fā)射原理實(shí)現(xiàn)通信的，傳輸中沒(méi)有什么損耗。光線的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)光纖的結(jié)構(gòu)和同軸電纜相似，只是沒(méi)有網(wǎng)狀屏蔽層。根據(jù)傳輸點(diǎn)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(jìn)入光纖的一束光。外部保護(hù)層玻璃封套光纖核心多模光纖單模光纖光纖橫截面多模光纖纖芯粗，傳輸速率低、距離短，整體傳輸性能差，但其本錢(qián)低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的建筑物間的布線環(huán)境下。單模光纖只允許一束光傳播，纖芯相應(yīng)比較細(xì)，傳輸頻帶寬，容量大，傳輸距離長(zhǎng)，但因其需要激光光源，本錢(qián)較高，通常在建筑物之間或地域分散時(shí)使用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)無(wú)線傳輸介質(zhì)目錄Contents了解常見(jiàn)無(wú)線傳輸介質(zhì)；熟悉無(wú)線電波、微波和衛(wèi)星通信傳輸方式。學(xué)習(xí)目標(biāo)1無(wú)線電波2微波3衛(wèi)星通信無(wú)線電波無(wú)線電波是全方位傳播的，因此無(wú)線電波的發(fā)射和接受裝置不需要精確對(duì)準(zhǔn)。地面波電離層地表地表無(wú)線電波的傳播特性與頻率有關(guān)。低頻和中頻波段內(nèi)，無(wú)線電波可以輕易地通過(guò)障礙物，但能量隨著與信號(hào)源距離的增大而急劇減少。在高頻或甚高頻波段內(nèi)地表電波會(huì)被地球吸收，但會(huì)被離地球數(shù)百千米高度的帶電粒子層——電離層再反射回到地面，因而可以到達(dá)更遠(yuǎn)的距離。微波對(duì)于頻率在100MHz以上的無(wú)線電波，其能量將集中于一點(diǎn)并沿直線傳輸，這就是微波。微波通信傳輸質(zhì)量比較穩(wěn)定，影響傳輸質(zhì)量的主要因素是雨雪天氣對(duì)微波產(chǎn)生的吸收損耗。微波通信的隱蔽性和保密性差。地表中繼站中繼站AB衛(wèi)星通信在微波通信中，如果使用地球同步衛(wèi)星做中繼站，就是衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信的頻帶比微波接力通信的頻帶更寬，通信容量更大，信號(hào)所受到的干擾較小，誤碼率也較低，通信比較穩(wěn)定可靠。其缺點(diǎn)是傳播時(shí)延較長(zhǎng)。地表衛(wèi)星地球站衛(wèi)星地球站衛(wèi)星計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根底精品在線課程建設(shè)目錄Contents學(xué)習(xí)目標(biāo)2ADSL特點(diǎn)3xDSL技術(shù)參數(shù)1ADSL原理ADSL原理用戶端分離器ADSLModem電話計(jì)算機(jī)電話交換機(jī)分離器ADSLModem路由器Internet電話網(wǎng)模擬線路（電話線）電話局端ADSL特點(diǎn)ADSL的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：它可以與普通共存于一條線上，在一條普通線上接聽(tīng)、撥打的同時(shí)進(jìn)行ADSL傳輸而又互不影響。ADSL具有傳輸速度快〔相比撥號(hào)和ISDN等方式〕、語(yǔ)音與數(shù)據(jù)別離、獨(dú)享帶寬等優(yōu)勢(shì)。技術(shù)名稱(chēng)描述傳輸方式上行速率下行速率最大傳輸距離SDSL單線對(duì)用戶數(shù)字線路對(duì)稱(chēng)1.5Mbps～2.0Mbps1.5Mbps～2.0Mbps3公里HDSL高速用戶數(shù)字線路對(duì)稱(chēng)1.5Mbps～2.0Mbps1.5Mbps～