方
是传输信号的
路径。
信宿：信息的归 宿，或是接收数 据的地方
15
一些概念
第 二
讲
• 数据(data)：
数
• 运送消息的实体。
据 通
• 信号(signal)：
信
• 数据的电气的或电磁的表现。
基 础
• 模拟的(analogous)：
与
• 代表消息的参数的取值是连续的。
物 理
• 数字的(digital)：
据 通
频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收
信
方需要解调。例如：通过电话模拟信道传输
基
宽带传输：指比音频更宽的频带,包括大部分
础 与
电磁波频谱
物
理
层
23
23
数据和信号的转换
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
第 二 讲
数
模拟信号
据
通
信
数字信号
基 础
第 二
讲
物理层：对如何在连接的各种传输媒体上传输比特流
数
进行规范。
据 通
物理层的任务：确定与传输媒体的接口有关的一些
信
特性。
基
础
与
物
理
层
4
1.2 计算机网络的性能指标
第 二
讲
•速率 •带宽 •时延
•吞吐量
数 据
•时延带宽积
通 信
基
•利用率
础 与
物
理
层
5
第
1） 带宽
二
讲
• 数字信道所能传送的“最高数据率”
信道）。
19
• 最基本的二元制调制方法有以下几种：
第
• 调幅(AM)
二
• 载波的振幅随基带数字信号而变化。
讲
• 调频(FM)
数
• 载波的频率随基带数字信号而变化。
据
• 调相(PM)
通 信
• 载波的初始相位随基带数字信号而变化。
基
础
与
物
理
层
20
线路编码技术
码元
1 0 00100111
基带数字信号
曼彻斯特编码
出现电平转换
802.3标准以太网使用差分曼彻斯特编码。 差分：遇1跳变，遇0不变。
正交振幅调制 QAM
第 二
(Quadrature Amplitude Modulation) 讲
二维信号星图
12
(r, )
r
数
据
通
可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。
信 基 础 与
8
其他时延
第 二
讲
• 处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必 数
要的处理所花费的时间。
据
• 排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的
通 信
时延。
基
础
• 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通 与
信量。
物 理
层
总时延 = 发送时延+ 传播时延+ 处理时延+排队时延
9
四种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
与 物
U ：网络的利用率
理 层
（ 0 < U <1 ）
D0 ：网络空闲时的时延
13
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
2 数据通信基础
物 理
层
2.1 数据通信系统模型
信息
PC 机
数据
调制解调器
数据通信系统
信号
信号
数据
信
息
计算机网络
调制解调器
PC 机
源系统
传输系统
目的系统
信源：信息的来源， 信道：信号的
或是发送数据的地 传输媒介，它
层
• 代表消息的参数的取值是离散的。
• 码元(code)：
• 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字 16
信号时，代表不同离散数值的基本波形。
模拟信号和数字信号
t
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
t
与 物
理
层
a) 模拟信号
b) 数字信号
17
17
一些概念（续1）
第 二
讲
• 单工通信（单向通信）：
数
据
• 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
度。
11
4）利用率
第 二
讲
•信道利用率指出某信道有百分之几的时
数 据
间是被利用的（有数据通过）。完全空闲 通
的信道的利用率是零。
信 基
•网络利用率则是全网络的信道利用率的
础 与
加权平均值。
物
理
•信道利用率并非越高越好。
层
12
时延与网络利用率的关系
第 二
讲
数
D D0
据 通
1U
信 基
其中：
础
D ：网络当前的时延
通
• 半双工通信（双向交替通信）：
信 基
• 通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送 (当然也就不能同时接收)。
础 与 物
• 全双工通信（双向同时通信）：
理 层
• 通信的双方可以同时发送和接收信息。
18
一些概念（续2）
第 二
讲
• 基带信号（即基本频带信号）
数
• 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件
数 据
• 单位：“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。
通 信
基
1 s
础
带宽为 1 Mb/s
101 0 1 每秒 106 个比特
与
1 时间
物 理
层
0.25 s
带宽为 4 Mb/s
每秒 4 106 个比特
时间 6
宽带与窄带
宽带线路 A
B
窄带线路 A
B
数据串行发送 宽带线路：每秒有更多比特理
数据通信基础与物 理层
主要内容
第 二
讲
• 物理层的基本概念
数 据
• 数据通信的基础知识
通
• 物理层下面的传输媒体
信 基
• 模拟传输与数字传输
础 与
• 信道复用技术
物
• 物理层标准举例
理 层
• 宽带接入技术
2
2
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
1、物理层的基本概念
物 理
层
1.1 物理层的概念
物 由于4 bit 编码共有16 种不同的 理
组合，因此这 16 个点中的每个 层
点可对应于一种 4 bit 的编码。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
22
数据传输方式
第 二
讲
基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号
数
直接在信道上传送。例如：以太网
在结点 A 中产生 处理时延和排队时延
在发送器产生传输时延 (即发送时延)
在链路上产生 传播时延
数据
队列 结点 A 发送器
1011001 … 链路
结点 B
3）时延带宽积
第 二
讲
数
时延带宽积
据
通
（传播）时延
信
带宽
基
础
链路
与
物
理
层
时延带宽积 = 传播时延 带宽
•链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长
据
的数据信号都属于基带信号。
通
信
• 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而
基
许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对 基带信号进行调制(modulation)。
础 与
• 带通信号
物 理
• 把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高
层
的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过
2） 时延(delay 或 latency)
第 二
讲
•发送时延：发送数据时，数据块从结点进入到传 数
输媒体所需要的时间。
据
数据块长度（比特） 发送时延 =
信道带宽（比特/秒）
通 信 基 础
与
•传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离 物
而花费的时间。
理
层 信道长度（米） 传播时延 =
信号在信道上的传播速率（米/秒）