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第2章数据通信基础物理层优秀课件
介质又称网线、传输线、通信信道等,其传输 能力的衡量标准是带宽(Band) 。带宽越大传输 能力越强。
金属介质
• 线缆规定: 10 base T
同轴电缆
线缆速度
介质
STP&ScTP
信号方式:
UTP
Base=Baseband(基带) Broad=broadband(宽带、实际数值)
2.3.1同轴电缆
*尼奎斯特定理: 早在1924年,贝尔实验室的研究员亨利. 尼奎斯特(Harry Nyquist) 推导出有限带宽无噪声信道的极限波特 率为: B=2W (Baud)
数据数率R:单位时间内在信道上传送的 信息量(比特数)
码元携带的信息量 n(比特)与码元的 种类N的关系:
n log2 N
若码元取两个离散值,则一个码元携带1 比特(bit)信息,若取4个离散值则一个 码元携带2比特信息。
R B log2 N 2W log2 N(b / s)
数据通信的基础知识
数据速率 数据速率和波特率是两个不同的概念, 当码元取两个离散值时两者才相等。
香农定理 有噪声信道的极限数据数率为:
C
W
log2 (1
S N
)
香农定理
有噪声信道的极限数据数率为:
C
W
log2 (1
S N
)
W为信道带宽,S为信号的平均功率,N为噪声平均功率,
1类:只能用于话音的模拟传 输
2类:可用于数据传输,速率达 1Mbps
用于计算机局域网的数据传 输
3类:速率达10Mbps
4类:速率达20Mbps
5类:速率达100Mbps
UTP接头线序
1-3 2-6以太网数据使用 4-5电话线路使用 7-8其他用途
UTP接头线序
直连线(标准568B):两端线序一样, 线序是: 白橙,橙,白绿,蓝,白蓝,绿,白棕, 棕。
2.2 数据通信的基础知识
数据通信系统
输入 数字比特流 模拟信号 汉字
PC 机 调制字比特流 显示 汉字
调制解调器 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
几个术语
数据(data)——运送消息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值
2.3.2双绞线的主要特性
屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线UTP
铜线
绝缘层 外屏蔽层
外部保护层
铜线
(a)屏蔽双绞线 绝缘层
外部保护层
(b)非屏蔽双绞线
双绞线
由按照规则螺旋结构排 列的两根绝缘线组成
双绞线即可以传输模拟 信号也可以传输数字信 号
带宽依赖于线的粗细和 传输距离
用于话音传输
S/N称为信噪比,实际中S与N的比值太大,常取为分贝,
dB
10 log10
S N
因此,数字信道的带宽为信道能够达到最大数据数率,例
如:以太网的带宽为10Mb/s或100Mb/s。
误码率:传输二进制位出现差错的概率
Pc Ne / N
Ne为出错的位数,N为传送的总位数
2.3 传输介质及其主要特性
信号
1 2
f1
f2
Hz
数字信道的带宽:
数字信道的带宽决定了信道中能不失真地传 输地脉冲序列地最高速率。
码元、码元速率(波特率)、尼奎斯特定理、 数据速率、香农定理
*码元:一个数字脉冲;
*码元速率:单位时间内通过信道传输的码 元个数;
B=1/T,T为信号码元宽度,单位:波特 (Baud)
数据通信的基础知识
第2章数据通信基 础物理层
本章主要内容: 2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 传输介质及其主要特性 2.4 数据编码技术 2.5 脉冲编码调制技术(PCM) 2.6 调制解调器的基本工作原理 2.7 数据通信方式 2.8 多路复用技术 2.9 差错控制方法 2.10 数字传输系统 2.11 宽带接入技术
基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两 种不同的电压来表示,然后送到线路上去 传输。
宽带信号则是将基带信号进行调制后形成 的频分复用模拟信号。
信道带宽
模拟信道的带宽: W f2 f1
过f1的是最信高道频能率通,过均的是最由低信频道率的,物f理2是特信性道决能定通的。
例如:CATV 电缆的带宽为600MHz或 1000MHz 。
交叉线(568A):一端为正线的线序, 另一端为: 白绿,绿,白橙,蓝,白蓝,橙,白棕, 棕。
UTP的连接
直连线: 568A-568A √568B-568B
2.1 物理层的基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接 口的一些特性,即:
机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、 引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的 电压的范围。
功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电 压表示何种意义。
过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。
传输介质的主要类型
双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道
介质(Media or Medium)
网络的介质是一种数据从中传输的材料,是通 信网络中发送方和接收方之间的物理通路。
常用的介质有线介质和无线介质两种:
有线介质:电话线、双绞线、同轴电缆、光导纤维等。 无线介质:卫星、微波、IR、RF、激光等。 另外,还有大气,携带waves、micorwaves微波和光。
速度10-100Mbps 费用一般 长度500M
同轴电缆
在最初的局域网中,同轴电缆被认为是唯一的 传输介质,而忽略了双绞线的日益增长。
目前有两种应用广泛的同轴电缆。
75欧姆,用于模拟传输,称为宽带电缆 (CATV系统) 50欧姆,用于传输数字信号,称为基带电缆
粗缆:10Mbps,500m,100个站点 细缆:10Mbps,185m,30个站点
是连续的。 “数字的”(digital)——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
波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波 形。
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t (a) v(t)
t (b)
基带(baseband)信号和 宽带(broadband)信号