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1、（一）物理层（一）物理层（Physical layerPhysical layerPhysical layerPhysical layer）它直接与物理信道它直接与物理信道(PhysicalPhysical channel)channel)相连，起到数据链路层相连，起到数据链路层(Data Link(Data Link layer)layer)和传输介质和传输介质(media)(media)之间的逻辑接口作用，提供建立之间的逻辑接口作用，提供建立(establish)(establish)、维护、维护(maintenance)(maintenance)和释放和释放(release)(relea
2、se)物理连接物理连接(physical connection)(physical connection)的方法。的方法。任务：在物理介质上任务：在物理介质上正确地正确地(correctly)(correctly)、透明地透明地(Transparent)(Transparent)传送传送比特比特流。流。3、OSI/RM 参考模型的各层功能第1页/共86页（一）物理层（一）物理层（Physical layerPhysical layerPhysical layerPhysical layer）物理层协议关心的典型问题是：物理层协议关心的典型问题是：使用什么样的物理信号来表示数据使用什么样的物理信
3、号来表示数据“1”1”和和“0”0”；一位信号的持续时间一位信号的持续时间(DurationDuration)多长；多长；是否可同时在两个方向是否可同时在两个方向(DirectionDirection)上进行数据传输；上进行数据传输；初始的物理连接如何建立以及完成通信后如何终止物理连接；初始的物理连接如何建立以及完成通信后如何终止物理连接；物理层与传输介质的连接接口物理层与传输介质的连接接口(Interface to connect)(Interface to connect)(插头和插座插头和插座)有多有多少引脚以及各引脚的功能和动作时序。少引脚以及各引脚的功能和动作时序。如采用如采用RJ-
4、45RJ-45，还是，还是EIA/TIA-EIA/TIA-232232，怎么定义各脚，怎么定义各脚 物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和规程特性，物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和规程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。以及物理层接口连接的传输介质等问题。机械机械：规定物理连接器的尺寸、形状、规格：规定物理连接器的尺寸、形状、规格 电气电气：规定信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传：规定信号电平，信号的脉冲宽度和频率，数据传送速率，最大传输距离等输距离等 功能功能：定义接口引（线）脚的功能和作用：定义接口引（线）脚的功能和作用 规程规程：定义
5、信号时序，应答关系，操作过程：定义信号时序，应答关系，操作过程第2页/共86页（二）数据链路层（二）数据链路层（Data link layerData link layer）任务：在两个任务：在两个相邻节点相邻节点(Adjacent nodesAdjacent nodes)间可靠地传输数据，间可靠地传输数据，使之对网络层呈现为一条无错的链路使之对网络层呈现为一条无错的链路(Reliable link)Reliable link)。它的下一层（物理层）为它提供比特流服务；它的下一层（物理层）为它提供比特流服务；在相邻节点之间建立链路；在相邻节点之间建立链路；传送以传送以帧帧（FrameFrame
6、）为单位的数据信息；并且进行检为单位的数据信息；并且进行检错错(error detectingerror detecting)和纠错和纠错(error correctingerror correcting)。第3页/共86页（二）数据链路层（二）数据链路层（Data link layerData link layerData link layerData link layer）功能与服务：功能与服务：接入控制：接入控制：建立与拆除数据链路连接建立与拆除数据链路连接(To establish and(To establish and remove data link connection)rem
7、ove data link connection)组帧组帧：帧封装（：帧封装（capsulation,capsulation,将比特组合成字节进而组合成帧）将比特组合成字节进而组合成帧），按顺序传送，处理返回的确认帧；，按顺序传送，处理返回的确认帧；物理地址寻址物理地址寻址(AddressingAddressing)：数据帧的头部要包含数据帧的头部要包含物理地物理地址址(MAC)(MAC)，在帧的尾部还有差错控制信息；，在帧的尾部还有差错控制信息；定界与同步定界与同步：产生：产生/识别帧边界识别帧边界(To produce/recognize(To produce/recognize fram
8、e border)frame border)；差错检测差错检测/恢复恢复(Error detection/recoveryError detection/recovery)：可以发现错可以发现错误不能纠错误不能纠错，可靠的传输，可靠的传输，CRCCRCCRCCRC；流量控制流量控制(Flow ControlFlow Control)：抑止发送方的传输速率，使接收：抑止发送方的传输速率，使接收方来得及接收方来得及接收。第4页/共86页3.1 3.1 数据通信的基础知识信息(Information)信息是用于向人们提供关于现实世界新的事实的知识。信息是用于向人们提供关于现实世界新的事实的知识。数据
9、(Data)数数据据是是用用于于记记录录事事物物情情况况的的物物理理符符号号。如如：文文本本(Text)(Text)、图图像像(I(Image)mage)、音频、音频(Audio)(Audio)、视频、视频(Video)(Video)等。等。信号(Signal)(Signal)信信号号是是数数据据在在媒媒体体中中传传输输的的电电磁磁波波或或电电子子编编码码表表现现形形式式，具具有有确定的物理描述确定的物理描述 。信道(Channel)(Channel)信道是信号传输的通道。信道是信号传输的通道。第5页/共86页 数据(Data)(Data)vv分分类类：数数据据可可分分为为模模拟拟数数据据(A
10、nalog Analog signalsignal )和和数字数据数字数据(Digital Digital signalsignal)两类。两类。vv模模拟拟数数据据是是指指在在某某个个区区间间连连续续变变化化的的物物理理量量，如：声音的大小和温度的变化等。如：声音的大小和温度的变化等。vv数数字字数数据据是是指指离离散散的的不不连连续续的的量量，如如：文文本本信信息和整数。息和整数。第6页/共86页第7页/共86页 信号(Signal)(Signal)vv分类：信号在通信系统中也可分为模拟信号和数字信分类：信号在通信系统中也可分为模拟信号和数字信号。号。vv其中模拟信号是指一种连续变化的电信
11、号。如：电话其中模拟信号是指一种连续变化的电信号。如：电话线上传送的按照话音强弱幅度连续变化的电波信号。线上传送的按照话音强弱幅度连续变化的电波信号。vv数字信号是指一种离散变化的电信号。数字信号是指一种离散变化的电信号。数字信号的抗数字信号的抗干扰能力强。干扰能力强。如：计算机产生的电信号就是如：计算机产生的电信号就是“0”0”0”0”和和“1”1”1”1”的电压脉冲序列串。的电压脉冲序列串。vv模拟信号和数字信号之间可以相互转换。模拟信号和数字信号之间可以相互转换。第8页/共86页信道(Channel)(Channel)vv信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。信道是用来表示向某一个方
12、向传送信息的媒体。vv一般一条通信线路至少包含两条信道，一条用于发一般一条通信线路至少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接收的信道。送的信道和一条用于接收的信道。vv按传输的信号类型，信道分为适合传送模拟信号的按传输的信号类型，信道分为适合传送模拟信号的模拟信道模拟信道和适合传送数字信号的和适合传送数字信号的数字信道数字信道两大类；其两大类；其中数字信道的传输质量较高。中数字信道的传输质量较高。vv按传输的介质划分，信道也可分为按传输的介质划分，信道也可分为有线信道有线信道和和无线无线信道信道两种。两种。第9页/共86页小结：信息与数据的关系：信息的载体是数据。信息的载体是数据。数据与
13、信号的关系：数据是通过信号进行传输的，数据是通过信号进行传输的，数据在发送前要把它转换成某种物理信号；如电信号等。数据在发送前要把它转换成某种物理信号；如电信号等。信号与信道的关系：信道是信号传输的通道。信道是信号传输的通道。问题：问题：信道和物理线路是不是一回事？信道和物理线路是不是一回事？第10页/共86页3.2 3.2 数据传输方式数据传输以信号传输为基础，在理想情况下，数数据传输以信号传输为基础，在理想情况下，数据传输的目的是希望接收信号的幅度和波形应与发据传输的目的是希望接收信号的幅度和波形应与发送信号完全一样。送信号完全一样。在通信系统设计中，需解决以下问题：在通信系统设计中，需解
14、决以下问题：vv数据传输类型：数据以哪种形式进行传输。数据传输类型：数据以哪种形式进行传输。vv数据通信方式：数据传输时的具体工作方式。数据通信方式：数据传输时的具体工作方式。第11页/共86页1 1、模拟数据与数字数据的传输形式 （1 1 1 1）模拟数据在模拟信道上传输）模拟数据在模拟信道上传输 vv例：例：语语音信号在普通的电话系统中传输。音信号在普通的电话系统中传输。vv传输过程：传输过程：vv语音信号以语音信号以3003400Hz3003400Hz3003400Hz3003400Hz频率输入，频率输入，vv发送方的电话机把这个语音信号转变成模拟信号，发送方的电话机把这个语音信号转变成
15、模拟信号，vv这个模拟信号经过一个这个模拟信号经过一个频分多路复用器频分多路复用器进行变化，进行变化，使得线路上可以同时传输多路模拟信号，使得线路上可以同时传输多路模拟信号，vv当到达接收端以后再经过一个解频的过程把它恢复当到达接收端以后再经过一个解频的过程把它恢复到原来的频率范围的模拟信号，到原来的频率范围的模拟信号，vv再由接收方电话机把模拟信号转换成声音信号。再由接收方电话机把模拟信号转换成声音信号。第12页/共86页（1 1 1 1）模拟数据在模拟信道上传输）模拟数据在模拟信道上传输 vv小知识：一般人的语音频率范围是小知识：一般人的语音频率范围是300 3400Hz300 3400H
16、z300 3400Hz300 3400Hz，为，为了进行传输，在线路上给它分配一定的带宽，国际标准了进行传输，在线路上给它分配一定的带宽，国际标准取取4KHz4KHz4KHz4KHz为一个标准话路所占用的频带宽度。为一个标准话路所占用的频带宽度。vv补充例子：公共模拟有线电视网来传输视频信号；微补充例子：公共模拟有线电视网来传输视频信号；微波与卫星通信也可以传输模拟数据。波与卫星通信也可以传输模拟数据。第13页/共86页（2 2 2 2）数字数据在模拟信道上传输）数字数据在模拟信道上传输vv例：计算机等例：计算机等终端数字设备通过电话线进行传输。终端数字设备通过电话线进行传输。vv传输过程传输
17、过程:vv计算机和终端设备发送数字数据进入到模拟信道以计算机和终端设备发送数字数据进入到模拟信道以前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，以便它能在模拟信道上传输，称为以便它能在模拟信道上传输，称为调制调制。vv而当调制后的模拟信号传到接收端以后，在接收端而当调制后的模拟信号传到接收端以后，在接收端也有一个变换器再对这个信号进行反变换，即又把它也有一个变换器再对这个信号进行反变换，即又把它变回数字信号，称为变回数字信号，称为解调解调。vv既用于发送信号又用于接收信号的专门设备为既用于发送信号又用于接收信号的专门设备为调制解调制解调器（调器（M
18、odemModemModemModem）。vv补充例子：公共模拟有线电视网来传输计算机信号；补充例子：公共模拟有线电视网来传输计算机信号；微波与卫星通信也可以传输计算机信号。微波与卫星通信也可以传输计算机信号。第14页/共86页Digital data Such as“hello”binary data Analog signal Change sine waves phase,frequency or amplitude第15页/共86页（3 3 3 3）数字数据在数字信道上传输）数字数据在数字信道上传输vv例：计算机与其外部设备之间，以及计算机局域网、城例：计算机与其外部设备之间，以及计算
19、机局域网、城域网大多直接采用数字数据通信域网大多直接采用数字数据通信。DDNDDN是利用数字信道为是利用数字信道为用户提供话音、数据、图像信号的（半永久）连接电路的用户提供话音、数据、图像信号的（半永久）连接电路的传输网路。传输网路。（4 4 4 4）模拟数据在数字信道上传输）模拟数据在数字信道上传输vv例：例：将语音信号转换为数字数据，再在数字干线上传输。将语音信号转换为数字数据，再在数字干线上传输。第16页/共86页模拟传输数字传输第17页/共86页、数据传输方式可以从不同的角度划分，其传输、数据传输方式可以从不同的角度划分，其传输方式有很多；常见的有：方式有很多；常见的有：单工、半双工和
20、全双工按照信号传输方向与时单工、半双工和全双工按照信号传输方向与时间的关系划分间的关系划分 串行和并行按照数据通信使用的信道数划分串行和并行按照数据通信使用的信道数划分 同步传输和异步传输串行通信中解决同步问题同步传输和异步传输串行通信中解决同步问题的两种方法的两种方法 基带传输和频带传输按照传输的数据种类和信基带传输和频带传输按照传输的数据种类和信号种类划分号种类划分第18页/共86页（1 1）单工、半双工和全双工传输单工传输：单工传输：信息发送只能是单方向的；即发送端只能发信息发送只能是单方向的；即发送端只能发 送，接收端只能接收；只有一个单向通道。如：电视机、送，接收端只能接收；只有一个
21、单向通道。如：电视机、收音机等。收音机等。半双工传输：半双工传输：两设备之间有两个通道，但在任一段时间两设备之间有两个通道，但在任一段时间 中，只能有一端发送数据，另一端接收数据，不能双向中，只能有一端发送数据，另一端接收数据，不能双向 同时进行；如常见的无线对讲机等。同时进行；如常见的无线对讲机等。全双工传输：全双工传输：两设备之间有两个通道，他们可以同时在两设备之间有两个通道，他们可以同时在 两个方向上传输数据；如计算机之间的数据通信等。两个方向上传输数据；如计算机之间的数据通信等。第19页/共86页(a)(a)单工单工 (b)(b)半双工半双工 (c)(c)全双工全双工第20页/共86页
22、（2 2）串行传输和并行传输0 1 0 0 1 1 0 101001101第21页/共86页并行传输：两台设备之间的数据位（一般为并行传输：两台设备之间的数据位（一般为8 8位，位，一个字符）通过并行的信道同时传输。如计算机与一个字符）通过并行的信道同时传输。如计算机与打印机的传输。打印机的传输。串行传输：收发端一次发送或接收串行传输：收发端一次发送或接收1 1个数据位，依个数据位，依次串行通过通信线路。如鼠标与计算机的传输。次串行通过通信线路。如鼠标与计算机的传输。比较：串行传输只要建立一条信道，并行传输需建比较：串行传输只要建立一条信道，并行传输需建多条信道；并行传输速度快，但代价高。如：
23、网卡多条信道；并行传输速度快，但代价高。如：网卡负责串负责串/并转换。并转换。（2 2 2 2）串行传输和并行传输第22页/共86页（3 3）同步传输和异步传输 vv同步同步：是数字通信中必须解决的一个重要问题，：是数字通信中必须解决的一个重要问题，指的是指的是数据从发送端到接收端必须保持双方步调一致数据从发送端到接收端必须保持双方步调一致。vv 解决同步问题的方法有两种解决同步问题的方法有两种:同步传输同步传输和和异步传输异步传输。第23页/共86页同步传输vv同步传输方式中将字符组织为同步传输方式中将字符组织为帧帧(frame)(frame)(frame)(frame)，以帧为以帧为单位连
24、续传送。单位连续传送。vv同步传输在帧前加同步字符同步传输在帧前加同步字符SYNSYNSYNSYN进行帧同步，界定一进行帧同步，界定一个帧的始末。个帧的始末。第24页/共86页异步传输vv异步传输以异步传输以字符字符为单位进行数据传输；为单位进行数据传输；vv每个字符前后通过加每个字符前后通过加起始位起始位和和停止位停止位来实现字符来实现字符同步；同步；第25页/共86页 异步传输举例：每个字符由四部分组成，异步传输举例：每个字符由四部分组成，1)11)11)11)1位起始位，以逻辑位起始位，以逻辑0000表示；表示；2)52)52)52)58 8 8 8位数据位，即要传输的字符内容；位数据位
25、，即要传输的字符内容；3)13)13)13)1位奇偶校验位，用于检错；位奇偶校验位，用于检错；4)14)14)14)12 2 2 2位停止位，以逻辑位停止位，以逻辑1111表示表示,用作字符间的间隔。用作字符间的间隔。异步传输的字符格式第26页/共86页同步传输和异步传输的比较:1 1 1 1、异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向、异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向 比特的传输。比特的传输。2 2 2 2、异步传输的单位是、异步传输的单位是字符字符而同步传输的单位是而同步传输的单位是帧帧。3 3 3 3、异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过、异步传输对时序的要求较低，同步传
26、输往往通过 特定的时钟线路协调时序。特定的时钟线路协调时序。4 4 4 4、同步传输方式的效率高，适用于快速的和较大规模、同步传输方式的效率高，适用于快速的和较大规模的信息传输，如计算机网络的数据通信。异步传输方式的信息传输，如计算机网络的数据通信。异步传输方式适合一类慢速而又不固定频率的字符传输，如键盘与主适合一类慢速而又不固定频率的字符传输，如键盘与主计算机的传输，计算机的传输，RS-232CRS-232CRS-232CRS-232C接口等。接口等。第27页/共86页（4 4）基带传输和频带传输 基带传输基带传输 基带信号基带信号：数字设备中，二进制数字序列的电信号表现形式；即数字设备中，
27、二进制数字序列的电信号表现形式；即“1”1”1”1”或或“0”0”0”0”分别用高分别用高(或低或低)电平或低电平或低(或高或高)电平表示。（电平表示。（方波信号）方波信号）常见的语音信号、数字信号。常见的语音信号、数字信号。基带基带 未经调制（频率变换）的电脉冲信号呈现方波形式，它所占用未经调制（频率变换）的电脉冲信号呈现方波形式，它所占用 的频带称为基本频带；简称基带。的频带称为基本频带；简称基带。基带传输基带传输 在一些传输距离不太远的情况下，例如在局域网中，可以将基在一些传输距离不太远的情况下，例如在局域网中，可以将基 带信号通过数字信道直接传输，称为带信号通过数字信道直接传输，称为(
28、数字信号）基带传输数字信号）基带传输 。第28页/共86页 在发送端，通过基带传输的二进制数据要经过在发送端，通过基带传输的二进制数据要经过编码编码 变为直接传输的基带信号。变为直接传输的基带信号。例如：不归零编码、曼彻斯特编码或差分曼彻斯特例如：不归零编码、曼彻斯特编码或差分曼彻斯特 编码等。编码等。在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲 信号；基带传输是一种最基本的数据传输方式。信号；基带传输是一种最基本的数据传输方式。基带传输可以利用时分多路复用（基带传输可以利用时分多路复用（TDMTDM）实现多路）实现多路 复用，提高传输信道的利用率。
29、复用，提高传输信道的利用率。第29页/共86页 频带传输频带传输vv 将数字数据转换成模拟信号，利用模拟信道进行将数字数据转换成模拟信号，利用模拟信道进行传输的方法称为频带传输；传输的方法称为频带传输；vv频带传输借助于模拟的正弦载波信号，用数字数频带传输借助于模拟的正弦载波信号，用数字数据（据（0 0 0 0 或或 1 1 1 1）调制载波，将数字数据寄生在载波的）调制载波，将数字数据寄生在载波的某个参数上（某个参数上（振幅振幅、频率频率和和相位相位），借助于模拟信），借助于模拟信道进行传输。道进行传输。vv它需要利用调制（它需要利用调制（把数字数据转换成连续的模拟把数字数据转换成连续的模拟
30、信号信号）和解调（）和解调（将已调制信号还原为原来的数字数将已调制信号还原为原来的数字数据据）技术对数据进行转换。所以调制解调器）技术对数据进行转换。所以调制解调器（modemmodemmodemmodem）是频带传输中最典型的通信设备。）是频带传输中最典型的通信设备。vv 频带传输可以利用频分多路复用（频带传输可以利用频分多路复用（FDMFDMFDMFDM）实现多）实现多路复用，提高传输信道的利用率。路复用，提高传输信道的利用率。第30页/共86页3.3 3.3 数据编码技术 数据转换技术主要包括：基带传输的编码解码技术和频数据转换技术主要包括：基带传输的编码解码技术和频带传输的调制解调技术
31、等。带传输的调制解调技术等。基本的数字编码方式基本的数字编码方式数据编码方法模拟数据编码振幅键控（ASK）移频键控（FSK）移相键控（PSK）数字数据编码曼彻斯特编码非码归零码NRZ）差分曼彻斯特编码第31页/共86页3.3 3.3 数据编码技术 基带传输中的编码技术主要有：基带传输中的编码技术主要有：数字信号三种编码波形数字信号三种编码波形第32页/共86页(1)1)1)1)非归零编码（非归零编码（NRZNRZNRZNRZ）最最原原始始的的基基带带编编码码，用用1 1 1 1表表示示高高电电位位，0 0 0 0表表示示低低电电位位；100VG-100VG-100VG-100VG-AnyLAN
32、AnyLANAnyLANAnyLAN采用这种传输方式。采用这种传输方式。(2)(2)(2)(2)曼彻斯特编码曼彻斯特编码 曼曼彻彻斯斯特特（ManchesterManchesterManchesterManchester）编编码码是是目目前前广广泛泛使使用用的的编编码码方方法法之之一一 。0=0=0=0=由低电位转到高电位由低电位转到高电位 1=1=1=1=由高电位转到低电位由高电位转到低电位 且且在在每每位位期期间间中中央央处处变变换换电电位位状状态态。10BASE-T10BASE-T10BASE-T10BASE-T网网络络常常采采用用这这种种传输方式。传输方式。(3)(3)(3)(3)差分
33、曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进 ，0=0=0=0=颠倒上一位的电位状态变化方式颠倒上一位的电位状态变化方式 1=1=1=1=沿用上一位的电位状态变化方式沿用上一位的电位状态变化方式 Token Ring Token Ring Token Ring Token Ring 网络采用这种传输方式。网络采用这种传输方式。第33页/共86页频带传输中的主要调制方法：频带传输中的主要调制方法：三种调制方式波形第34页/共86页 （1 1 1 1）幅度调制）幅度调制 幅幅度度调调制制又又称称“移移幅幅键键控控”（ASKASKASKA
34、SK），频频率率和和相相位位都都是是常数，振幅为变量，常数，振幅为变量，即载波的幅度随发送的信号而变化，表示为：即载波的幅度随发送的信号而变化，表示为：上图（上图（a a a a）是具有）是具有0 0 0 0、1 1 1 1两个幅度值的调幅波形（二元制两个幅度值的调幅波形（二元制调幅波），具有一定幅度的载波信号表示调幅波），具有一定幅度的载波信号表示“1”1”1”1”，幅度等于，幅度等于0 0 0 0的载波信号表示的载波信号表示“0”0”0”0”。Amsin(1t+0),数字10,数字0A(t)=第35页/共86页(2)2)2)2)频率调制频率调制 频频 率率 调调 制制 又又 称称“移移 频
35、频 键键 控控”(FSK(FSK(FSK(FSK，Frequency-Shift Frequency-Shift Frequency-Shift Frequency-Shift Keying)Keying)Keying)Keying)，在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量，表示为：在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量，表示为：(3)(3)(3)(3)相位调制相位调制 相相位位调调制制又又称称“移移相相键键控控”(PSK(PSK(PSK(PSK，Phase-Shift Phase-Shift Phase-Shift Phase-Shift Keying)Keying)Keying)K
36、eying)。在在相相位位调调制制中中，振振幅幅、频频率率为为常常量量，相相位位为为变变量量，其其函函数数表表达达式式为为：(相相对对相相位位调调制制：为为0 0 0 0时时相相位位相相对对前前一一个个变变，为为1 1 1 1时时相相位相对前一个不变）位相对前一个不变）Amsin(1t+0)，数字1Amsin(2t+0),数字0A(t)=Amsin(t+0)，数字1Amsin(t+),数字0A(t)=第36页/共86页3.4 3.4 数据传输介质(Data Transmission Media)传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是信号传输的载体。传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，
37、也是信号传输的载体。常用的传输介质分为常用的传输介质分为有线有线(WiredWired)介质和无线介质和无线(WirelessWireless)介质，分别为同轴电缆、双绞线、光纤、和无介质，分别为同轴电缆、双绞线、光纤、和无线电、微波、红外、激光、卫星。线电、微波、红外、激光、卫星。第37页/共86页 有线传输介质同轴电缆同轴电缆（Coaxial CableCoaxial Cable）由一对导体按由一对导体按“同轴同轴”的形式形成线对，如书上的形式形成线对，如书上P73P73的图的图3-83-8。分类：基带同轴电缆（分类：基带同轴电缆（5050）、宽带同轴电缆（）、宽带同轴电缆（7575）和粗
38、同轴电缆、细同轴电缆。）和粗同轴电缆、细同轴电缆。特点：带宽宽、数据速率高、传输距离长、抗干扰能力强、价格较贵。特点：带宽宽、数据速率高、传输距离长、抗干扰能力强、价格较贵。第38页/共86页第39页/共86页 有线传输介质双绞线绞线（Twisted PairTwisted Pair）由两根绝缘的铜线互绞在一起构成，如书上由两根绝缘的铜线互绞在一起构成，如书上P73P73的图的图3-73-7。分类：非屏蔽双绞线分类：非屏蔽双绞线UTPUTP（3 3类、类、5 5类）和类）和 屏蔽双绞线屏蔽双绞线STPSTP。特点：互绞的效果能克服电磁干扰，对绞次数越多抗干扰的效果越好。特点：互绞的效果能克服电
39、磁干扰，对绞次数越多抗干扰的效果越好。STPSTP因为金属屏蔽，需要接地，比因为金属屏蔽，需要接地，比UTPUTP难以安装。难以安装。第40页/共86页UTP and STP cablesUTP and STP cablesTwisted-pair cableTwisted-pair cable第41页/共86页 有线传输介质有线传输介质光纤光纤（Optical FiberOptical Fiber）由很细的可传导光线的纤维介质构成，如书上由很细的可传导光线的纤维介质构成，如书上P74P74的图的图3-93-9。分类：单模光纤（约分类：单模光纤（约510 510 m m m m ）、多模光纤（
40、约）、多模光纤（约50100 50100 m m m m ，常用规格常用规格62.5/12562.5/125或或50/12550/125 m m m m ）。特点：抗电磁干扰能力强、速度快、低衰减、安全性高、连接不易、成本高。特点：抗电磁干扰能力强、速度快、低衰减、安全性高、连接不易、成本高。第42页/共86页第43页/共86页第44页/共86页3.5 3.5 多路复用技术(Multiplexing)(Multiplexing)为什么要研究多路复用？为什么要研究多路复用？通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，需要充分利用通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，需要充分利用通信线路的容量；通信
41、线路的容量；网络中传输介质的传输容量会超过单一信道传输的通信量，网络中传输介质的传输容量会超过单一信道传输的通信量，为充分利用传输介质的带宽，需要在一条物理线路上建立多为充分利用传输介质的带宽，需要在一条物理线路上建立多条通信信道。条通信信道。多路复用的工作原理：多路复用的工作原理：发送方将多个以上的独的信号通过多路复用器合并成一路复发送方将多个以上的独的信号通过多路复用器合并成一路复用数据；用数据；同时在一个物理通信线路上进行传输；同时在一个物理通信线路上进行传输；接收方再通过多路复用器将数据分离成单独的数据，再分发接收方再通过多路复用器将数据分离成单独的数据，再分发给每个用户。给每个用户。
42、第45页/共86页3.5 3.5 多路复用技术 多路复用系统的结构图多路复用系统的结构图信号复合信号分离第46页/共86页多路复用技术的分类：频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM，Frequency-division Frequency-division multiplexingmultiplexing）时分多路复用（时分多路复用（TDMTDM，Time-division Time-division multiplexingmultiplexing）波分多路复用（波分多路复用（WaveWave，Wave-division Wave-division multiplexingmultiple
43、xing）码分多路复用码分多路复用（CDMACDMA，Code-Division Multiple Code-Division Multiple Access Access）第47页/共86页(1)(1)频分多路复用（FDMFDM）将物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同将物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽或略宽)的子信道的子信道（频段），每个子信道传输一路信号。（频段），每个子信道传输一路信号。为了防止互相干扰，使用保护带来隔离每一个通道。为了防止互相干扰，使用保护带来隔离每一个通道。频分多路复用较适合模拟信号的传输。频分多路复用较适合模拟信号的传输。主要
44、用于电话和电缆电视系统。主要用于电话和电缆电视系统。第48页/共86页 (a)原来的带宽 (b)频率迁移(调制)(c)复合的通道FDMFDMFDMFDM主要用于模拟通信主要用于模拟通信 下图是电话系统中采用下图是电话系统中采用FDMFDMFDMFDM的一个例子的一个例子:每路电话信号的带宽是每路电话信号的带宽是300-3100Hz300-3100Hz300-3100Hz300-3100Hz 每个通道分配每个通道分配4000Hz4000Hz4000Hz4000Hz作为标准带宽作为标准带宽第49页/共86页 时分多路复用将信道用于传输的时间划分为若干个时间片；时分多路复用将信道用于传输的时间划分为
45、若干个时间片；每个用户分得一个时间片；每个用户分得一个时间片；用户在其占有的时间片内，使用通信信道的全部带宽。用户在其占有的时间片内，使用通信信道的全部带宽。时分多路复用技术更适合于数字信号的传输。时分多路复用技术更适合于数字信号的传输。应用最广泛的时分多路复用方法是应用最广泛的时分多路复用方法是1 1 1 1载波。载波。(2)(2)时分多路复用（TDMTDM）第50页/共86页(3)(3)波分多路复用（WDMWDM）波分复用是一根光纤上复用多路光载波信号；波分复用是一根光纤上复用多路光载波信号；从概念上讲从概念上讲WDMWDMWDMWDM和和FDMFDMFDMFDM是相同的是相同的,因为光信
46、号的一个因为光信号的一个波长波长即一种即一种频率。频率。但但WDMWDMWDMWDM是对光信号是对光信号的复合和分离；而的复合和分离；而FDMFDMFDMFDM是对电信号的复合和分离；是对电信号的复合和分离；在一根光纤上复用在一根光纤上复用80808080路或更多路的光载波信号称为密集波分复用路或更多路的光载波信号称为密集波分复用DWDMDWDMDWDMDWDM；目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到目前单模光纤的数据传输速率最高可以达到20Gbps20Gbps20Gbps20Gbps（82.5Gbps82.5Gbps82.5Gbps82.5Gbps）。）。第51页/共86页波分多路复用示意图
47、第52页/共86页(4)(4)码分多路复用CDMACDMA码分多路复用为每一路信号分配不同的编码；复用为每一路信号分配不同的编码；每一路信号用它唯一的编码对要发送的数据进行编码；每一路信号用它唯一的编码对要发送的数据进行编码；接收方根据编码接收信息；接收方根据编码接收信息；CDMACDMACDMACDMA多用在无线多路访问信道中。多用在无线多路访问信道中。第53页/共86页3.6 3.6 数据通信的性能指标 描述数据传输速率的大小和传输质量的好坏，往往需要描述数据传输速率的大小和传输质量的好坏，往往需要运运用比特率、波特率、出错率和信道容量等技术指标。用比特率、波特率、出错率和信道容量等技术指
48、标。1)1)1)1)数据传输率数据传输率C C C C 数据传输率又称数据传输率又称比特率比特率，是一种数字信号的传输速率，是一种数字信号的传输速率，它它 表表 示示 单单 位位 时时 间间 内内 所所 传传 送送 的的 二二 进进 制制 代代 码码 的的 有有 效效 位位（bitbitbitbit）数数,单位用比特单位用比特/每秒（每秒（b/sb/sb/sb/s或或bpsbpsbpsbps）表示。）表示。2)2)2)2)波特率波特率B B B B 波特率是一种调制速率，也称波形速率或码元速率。波特率是一种调制速率，也称波形速率或码元速率。是数字数据经编码后的传输信号在信道上的传输速率是数字数
49、据经编码后的传输信号在信道上的传输速率;指每秒传输的码元数指每秒传输的码元数,即每秒钟传输信号变化的次数即每秒钟传输信号变化的次数,单位为波特单位为波特(baud)(baud)(baud)(baud)。第54页/共86页 一般情况下，如果码元状态数为一般情况下，如果码元状态数为M M M M（M M M M为为2 2 2 2的整数次幂），的整数次幂），则则C C C C和和B B B B的关系为：的关系为：C=BlogC=BlogC=BlogC=Blog2 2 2 2M (b/s)M (b/s)M (b/s)M (b/s)例：例：NRZNRZNRZNRZ编码一个码元表示一个比特的信息，因此编码
50、一个码元表示一个比特的信息，因此C=BC=BC=BC=B；如四进制码，有如四进制码，有4 4 4 4种码元状态种码元状态(00(00(00(00、01010101、10101010、11111111），每个），每个 码元带码元带2 2 2 2比特数据，所以比特数据，所以C=2BC=2BC=2BC=2B3)3)3)3)出错率出错率 出错率是指数据通信系统在正常工作情况下信息传输出错率是指数据通信系统在正常工作情况下信息传输 的错误率，也称的错误率，也称误码率误码率。Pe=Pe=Pe=Pe=错误接收码元数错误接收码元数/接收的码元数接收的码元数 4)4)4)4)信道容量信道容量(Channel c