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数据通信12213123第二章物理层
2008
数据通信的理论基础
借助于电压或电流之类物理量的变化,就能在线路上传递信息。
发送字符所需的时间T取决于编码方法和信号频率(每秒钟信号值(比如电压)改变的次数)。每秒钟变化的次数用波特度量。
一个b波特的线路传输信号的速率不一定是每秒b,因为每个信号可以运载几比特。
例:2比特可表示四种电压信号,编码为00、01、10、11,若电压信号频率为b,则波特率为b,比特率为2b。
信道的最大数据传输率
尼奎斯特定理:
最大数据传输率=2H·log2V b/s
H——带宽 Hz V ——电平级数
它是一个有限带宽无噪声信道的最大数据传输率表达式。
例子:一个无噪声的3kHz信道,最大数据传输率(二进制信息)为6000 b/s
有噪声信道
信噪比:信号功率与噪声功率之比,S/N。通常用分贝表示,10log10S/N
香农关于噪声信道的主要结论是:任何带宽为H Hz,信噪比为S/N的信道,其最大数据传输率为:
最大数据传输率( b/s )=Hlog2( 1+S/N )
例子:带宽3000 Hz,信噪比30分贝,最大数据传输率?
传输介质
物理层的目的是将原始的比特流从一台机器传输到另一台机器。
物理介质带宽、延时、成本、安装维护
有导线介质铜线、光纤
无导线介质电波、激光
磁介质
把数据从一台计算机传到另一台计算机最常用的方法是,把这些数据写到磁盘或磁带上,然后把这些磁盘或磁带装到目的计算机上,在重新读出。
决不要低估一辆满载磁带在高速公路上飞驰的货车的带宽。
双绞线
最古老、最普通的传输介质
由两条相互绝缘的铜线像螺纹一样拧在一起。目的是减少邻近线对电气的干扰。
最常见的应用是电话系统。
既可传输模拟信号,也能传输数字信号。
带宽决定于铜线的粗细和传输距离。
双绞线中有两类对计算机网络很重要:3类、5类,这两类线常被成作无屏蔽双绞线UTP。
基带同轴电缆
同轴电缆也称同轴线,比双绞线屏蔽性更好,在更高速度上就以传输得更远。
两种同轴电缆:基带、宽带
基带同轴电缆:50Ω,用于数字传输
同轴电缆的结构使得它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。其带宽取决于电缆长度,越长,带宽越低。
宽带同轴电缆
宽带同轴电缆:75Ω,用于模拟传输
常见于有线电视系统。
在计算机网络中,“宽带电缆”指任何使用模拟信号进行传输的电缆网。
基带与宽带的区别:宽带系统由于覆盖范围广,需要模拟放大器周期性地加强信号,放大器仅能单向传输,因此,若计算机间有放大器,则报文不能逆向传输。
光纤
光传输系统由三个部分组成,即光源、传输介质和检测器。
传输介质是极细的玻璃纤维。
多模光纤
单模光纤价贵传输距离远
光纤和同轴电缆相似,只是没有网状屏蔽层。
光纤的连接方式 3种
1、可以将它们接入连接头并插入光纤插座,连接头要损失10%到20%的光,但重新配置系统容易。
2、可以用机械方法将其结合。要损失大约10%的光。
3、两根光纤可以被融合在一起形成坚实的连接。有点衰减。