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1、第三章 物理层（二）通信线路（通信介质）任何一个数据通信系统都包括发送部分、接收部分和通信线路（信道），通信线路的选择会影响到通信质量。考虑通信媒体的特性是：物理特性：说明媒体的物理特征。传输特性：使用模拟信号还是数字信号，采用的调制技术，传输量及传输的频率范围。连通性：点到点，点到多点。地理范围：网上各点间最大距离。抗干扰性。相对价格。通信线路可分为二大类：有线：双绞线，同轴电缆，光纤 无线：微波，红外线，激光1.双绞线：由螺旋形扭在一起的两根绝缘铜线组成；铜质，线经。可用于数字信号传输，也可用于模拟信号传输，模拟信号5-6 公里要一个放大器；数字信号2-3 公里要一个中继器。连接性：普遍用
2、于点-点通信、点-多点时连接性能较差。双绞线可分两类：屏蔽双绞线（STP）抗干扰性能好。非屏蔽双绞线（UTP）。非屏蔽双绞线的布线标准，包括5类（UTP）。1类线：可用于电话传输，无固定的性能要求，不适合数据传输。2类线：4Mbps 的数据传输和电话，由4对双绞线组成。3类线：10Mbps 的数据传输（10Base 以太网），由4对双绞线组成。4类线：16Mbps 的数据传输，由4对双绞线组成。5类线：100Mbps 的快速以太网，由4对铜芯双绞线组成。双绞线采用RJ-45 连接器（8根导线）电话线用RJ-11 连接器（4根导线）2.同轴电缆主要分为二类：50 基带同轴电缆，用来直接传送数字信
3、号。75 宽带同轴电缆，用来传送模拟信号。50：使用曼彻斯特编码，最高速率可达10Mbps；可支持几百台设备，每隔千米需安装中继器，范围几公里。75：可采用频分多路技术；带宽可达800MHZ；支持上千台设备大量的通信，每隔几千米要安装放大器，范围几十公里。50 电缆又可分为：细电缆：直径为英寸，距离185m 不失真。粗电缆：直径为英寸，距离500m 不失真。连接器采用BNC 连接器和DB-15 连接器，可用于点-点、点-多点的通信。3.光纤可分为二类：多模光纤和单模光纤。多模光纤：利用光的反射向前传播（当入射角大于临界角时，产生全反射，可由多条入射角度不同的光线同时在一条光纤中传播）。采用发光
4、二极管产生的可见光，接收器件采用PIN 检波器。价格便宜，定向性差。单模光纤：光一直向前传播（当光纤导芯的直径小到只有一个光的波长时，光纤就成了一根波导管）。采用注入式激光二极管，接收部件为APD 检波器。定向性好，价格贵，有很高的数据传输率。光纤的特点：重量轻，体积小，成缆后弯曲性能好 有较大的带宽，通信容量大（1014-1015HZ）光纤的传输率高，能达到千M 位/S（1Gbps）以上 中继距离远，连接的范围更广 不受外界的电磁干扰 安全保密性好4.无线传输媒体利用空间电磁波（微波、红外线或激光）来传输，实现站点之间通信的网络。三者被称为视线媒体（微波、红外线或激光），需要在发送方和接收方
5、之间存在一条视线通路，都是沿直线传播的，不能有障碍物。5.卫星通信也属于无线通信，是卫星和地面站之间的微波通信系统，利用地球同步卫星作中继器，来转发微波信号。有以下几个特点：具有无缝隙覆盖能力，三个同步卫星可覆盖整个地球表面 具有灵活性、普遍性及可移动性 具有宽域和复杂网络拓扑构成能力 具有明显的安全可靠性 对距离的不敏感性缺点：传播延迟时间长，单向传播延迟时间可达（270ms）。发送校验位（可有可无，有占1位），0 为低，1 为高电平话频线路上的全双工FSK 传输，可用于全双工的通信，一个方向上，用1070HZ 表示“0”，1270HZ 表示“1”；5类线：100Mbps 的快速以太网，由4
6、对铜芯双绞线组成。在图中，对于每个数据0，曼彻斯特编码要改变两次，即信号速率是数据速率的两倍。模拟信号传输的基础是载波。难以确定一位的结束和另一位的开始，要设法解决收发双方同步问题。Bs=Fmax-Fmin 为原始信号的带宽。按数据格式分别接收数据位、校验位和停止位第三章 物理层（二）信道上无信号传送时为高电平2）差分脉码调制DPCM信道上无信号传送时为高电平使用数字信号传输数据时：数字信号几乎要占有整个频带，这个原始电信号所固有的频带，称为基本频带（简称基带），在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。三、数据编码技术1.数据传输的形式：A.时域的概念研究一个时间函数信号S（t）如果对于所有
7、的a，满足下式：那么S（t）是连续的，反之只取信号振幅的有限个值，则该信号是离散的。连续函数左极限和右极限都存在且左极限=右极限不连续左极限 右极限如果对于所有的t，满足下式S（t+T）=S（t）-t+，T 是常数，则该信号是周期性的，T 是信号的周期（T为满足方程的最小值）。正弦波和方波脉冲，都是周期性信号。频率是周期T 的倒数，f=1/T角频率=2f=2/T；单位是弧度/S相位是用在一个周期时间内信号的相对位置来度量的。S(t)=ASin(2ft-/2)S(t)=ASin(2ft)A 是振幅，f 是频率，-/2 是相位。B.频域的概念：由傅里叶级数和傅里叶变换可知，任何信号都是由不同频率的
8、正弦波成分组成的，任何信号都可以分解成不同频率的正弦波信号。信号的频谱就是信号所包含的频率范围。信号的带宽就是频谱的宽度。例如：某个信号S（t）包含了三个频率成分：f1，3f1，5f1。那么，S（t）的带宽为5f1-f1=4f1。C.数据传输的形式：在通信系统中，要把数据从一个地方传送到另一个地方总是要借助于一定的物理信号（如电磁波、远红外和光）。有二种数据，有二种信号，于是就产生了四种数据传输形式。1）模拟数据的模拟信号传送：电话系统对于音频电话通信：声音信号的频率是300-3400HZ，国际标准取4KHZ 为一个标准话路所占用的频带宽度。频带比音频还小的设备叫做窄带设备（如用于速率较低的电
9、报传输）。频带比单个音频信道的频带宽的设备叫做宽带设备。2）数字数据的数字信号传送使用数字信号传输数据时：数字信号几乎要占有整个频带，这个原始电信号所固有的频带，称为基本频带（简称基带），在信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。为什么基带传输时数字信号几乎占有整个频带？设信道数据速率为100bps，采用全宽码：当传输全“0”信号时，数字信号的频率最低为0。当传输“0”、“1”交替的数字信号时，信号频率最高为50Hz。设信道的数据速率为10Mbps 时，信号的最低频率为0，最高为5MHz。当数据速率更高时，信号占用的频带也就更大。3）数字数据的模拟信号传送数字数据的模拟信号传送要使用调制解调器
10、；在采用模拟信号传输数字数据时，往往只占有有限的频谱，将其称为频带传输。4）模拟数据的数字信号传送模拟数据的数字信号传送要使用编码解码器。这四种数据传输方式除了第一种模拟数据的模拟信号传送外其它三种都还有二个问题要解决：A.数据的信号表示问题（编码问题）B.接收方如何正确地接收问题（同步问题）2.数字数据的模拟信号编码频带传输为了利用廉价的公共电话交换网来实现计算机之间的远程通信，必须将数字数据变换成模拟信号来传输。因为电话网为频带模拟信道，频带范围仅4KHZ；数字信号的频宽范围一般可从0HZ-几千MHZ，故必须要变换成电话网所允许的音频频带范围。模拟信号传输的基础是载波。载波是频率和幅度都相当稳定的电磁波（正弦波）。工作站AMODEM 公共电话网MODEM 工作站B数字信号 音频信号 音频信号 数字信号载波具有三大要素：幅度、频率和相位。