計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件謝希仁CH2物理層

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件謝希仁ch2物理層contents目錄物理層概述數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸媒體數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)信道容量與信道復(fù)用技術(shù)01物理層概述物理層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最底層，負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程特性。實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸和接收，處理機(jī)械、電氣和定時(shí)接口，以便在物理媒體上傳輸原始比特流。物理層的定義與功能功能定義物理層協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間物理連接的規(guī)范，包括傳輸速率、傳輸介質(zhì)、接口標(biāo)準(zhǔn)等。協(xié)議物理層標(biāo)準(zhǔn)是制定和實(shí)施物理層協(xié)議的規(guī)范，以確保不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠相互兼容和互操作。標(biāo)準(zhǔn)物理層協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)

物理層協(xié)議參考模型概念物理層協(xié)議參考模型（如OSI/RM中的RM-PHY）是一個(gè)抽象模型，用于描述物理層的協(xié)議規(guī)范和功能。組成物理層協(xié)議參考模型包括傳輸速率、傳輸介質(zhì)、信號(hào)規(guī)范、接口規(guī)范等組成部分，用于指導(dǎo)協(xié)議的開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用物理層協(xié)議參考模型在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究和開(kāi)發(fā)中具有重要的指導(dǎo)意義，有助于不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備之間的互操作性和兼容性。02數(shù)據(jù)傳輸方式指將數(shù)字信號(hào)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，不進(jìn)行任何調(diào)制解調(diào)，主要用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，如局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸。基帶傳輸指將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到高頻載波上再進(jìn)行傳輸，可以傳輸多種信號(hào)，如音頻、視頻等，主要用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳輸，如互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。寬帶傳輸基帶傳輸與寬帶傳同步傳輸指發(fā)送方和接收方保持相同的時(shí)鐘頻率，數(shù)據(jù)在固定的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行傳輸，主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸。異步傳輸指發(fā)送方和接收方不保持相同的時(shí)鐘頻率，數(shù)據(jù)可以在任意時(shí)刻進(jìn)行傳輸，主要用于低速數(shù)據(jù)傳輸。同步傳輸與異步傳指數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向上進(jìn)行傳輸，如無(wú)線電廣播。單工傳輸半雙工傳輸全雙工傳輸指數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行，如普通電話線。指數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行同時(shí)傳輸，如以太網(wǎng)。030201單工、半雙工和全雙工傳03數(shù)據(jù)傳輸媒體雙絞線是最常見(jiàn)的有線傳輸媒體，由兩根絕緣的銅線相互纏繞而成，用于傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。雙絞線同軸電纜由一個(gè)銅線導(dǎo)體和一個(gè)絕緣外層組成，常用于電視信號(hào)和寬帶數(shù)據(jù)的傳輸。同軸電纜光纖由高純度玻璃或塑料纖維制成，能夠傳輸高速數(shù)字信號(hào)和長(zhǎng)距離信號(hào)，具有高帶寬、低損耗的優(yōu)點(diǎn)。光纖有線傳輸媒體無(wú)線電波是一種電磁波，用于傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，如廣播、電視和移動(dòng)通信。無(wú)線電波微波是一種高頻無(wú)線電波，用于衛(wèi)星通信、電視信號(hào)傳輸和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。微波紅外線和激光也可用于無(wú)線通信，但通常只在短距離內(nèi)使用，如遙控器和光纖通信。紅外線和激光無(wú)線傳輸媒體04數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備是指發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、打印機(jī)等。數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以是終端用戶設(shè)備，也可以是中間設(shè)備。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備是指連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路之間的設(shè)備，例如調(diào)制解調(diào)器、路由器等。數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接到數(shù)據(jù)電路中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備的功能信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備可以將數(shù)據(jù)終端設(shè)備的信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘?hào)，例如將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或反之。速率匹配由于數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路的傳輸速率可能不同，因此數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備可以起到速率匹配的作用，確保數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備可以將數(shù)據(jù)終端設(shè)備的格式轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)母袷剑鐚惒絺鬏斵D(zhuǎn)換為同步傳輸或反之。控制流量數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備可以控制數(shù)據(jù)的流量，避免因數(shù)據(jù)過(guò)多而導(dǎo)致的擁塞或過(guò)載。數(shù)據(jù)電路的類別有線數(shù)據(jù)電路有線數(shù)據(jù)電路是指通過(guò)有線介質(zhì)（如雙絞線、同軸電纜、光纖等）傳輸數(shù)據(jù)的電路。有線數(shù)據(jù)電路具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線數(shù)據(jù)電路無(wú)線數(shù)據(jù)電路是指通過(guò)無(wú)線介質(zhì)（如電磁波、微波等）傳輸數(shù)據(jù)的電路。無(wú)線數(shù)據(jù)電路具有靈活性強(qiáng)、無(wú)需布線等優(yōu)點(diǎn)，但傳輸速率和穩(wěn)定性可能受到一定限制。05信道容量與信道復(fù)用技術(shù)

信道容量信道容量是衡量信道傳輸信息能力的指標(biāo)，表示在一定的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)下，信道所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)速率。香農(nóng)定理是計(jì)算信道容量的基礎(chǔ)，它指出在理想條件下，無(wú)噪信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率取決于信道的帶寬和信號(hào)的功率。為了提高信道容量，可以采用更先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，如QAM（QuadratureAmplitudeModulation）等。通過(guò)將不同的信號(hào)分配到不同的頻帶，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一信道上的傳輸。頻分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適用于寬帶信道，但頻帶利用率較低。頻分復(fù)用是一種常用的復(fù)用技術(shù)，它將信道帶寬劃分為若干個(gè)較小的頻帶，每個(gè)頻帶分配給一個(gè)信號(hào)。頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用是將時(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配給一個(gè)信號(hào)。在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)，只傳輸一個(gè)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一信道上的傳輸。時(shí)分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)是頻帶利用率高，適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸，但需要精確