第3章物理层?3.1物理层的基本概念?3.2数据通信的基础知识?3.3物理层下面的传输媒体?3.4模拟传输与数字传输?3.5信道复用技术?3.6同步光纤网SONET和同步数字系列SDH?3.7EIA-232-E接口标准?练习题3.1物理层的基本概念?物理层的主要任务1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。2电气特性接口电缆各条线上的电压范围。3功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压含义。4规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。3.2数据通信的基础知识3.2.1数据通信系统的模型?源系统1源站产生要传输的数据2发送器对要传送的数据编码?传输系统?目的系统1接收器接收信号并转换为能被目的设备处理的信息。2目的站从接收器获取接收来的信息。?数据通信常用术语?数据运送信息的实体?信号数据的电气的或电磁的表现?模拟信号信号取值是连续的。?数字信号信号取值是离散的。?模拟与数字信号或数据的四种情况p36模拟信号声压tatib模拟传输和数字传输电话模拟数据模拟信号Modem数字数据模拟信号数字传输数字数据数字信号CODEC模拟数据数字信号将一种数据形式转换成适合于在信道上传输的某种电信号形式这类技术统称为调制/解调技术3.2.2有关信道的几个概念1、信道分类1信道传输信息的通路称为“信道”。信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。2物理信道和逻辑信道物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路它由传输介质及有关通信设备组成。3有线信道和无线信道根据传输介质是否有形物理信道可以分为有线信道和无线信道。有线信道包括电缆、双绞线、同轴电缆、光缆等以各种有形线路传递信息的方式无线信道包括无线电、微波和卫星通信信道等以电磁波形式在空间传播信息的方式。4模拟信道和数字信道模拟信道传输的是模拟信号而数字信道直接传输二进制数字脉冲信号。5专用信道和公共交换信道这是一种连接用户之间设备的固定线路既可以是自行架设的专用线路也可以向电信部门租用。图2-2通信信道连接类型a点对点方式b点对多点方式主机调制解调器调制解调器终端主机调制解调器调制解调器终端调制解调器终端调制解调器终端2、数据的通信方式1单工通信2半双工通信3全双工通信4基带信号将数字信号0或1直接用两种不同电压表示然后送到线路上传输。称为基带传输。基带即这种原始信号所占的基本频带。5宽带信号将基带信号调制后形成频分复用模拟信号这种信号的传输成为宽带传输。3.2.3信道上的最高码元传输速率1数据传输率数据传输率又称比特率是一种数字信号的传输速率它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位bit数单位用比特/秒b/s表示。2波特率波特率是一种调制速率也称波形速率或码元速率。它是数字信号经过调制后的传输速率表示每秒钟传输多少个电信号单元码元即调制后模拟信号每秒钟的变化次数等于调制周期的倒数时间间隔单位为波特Baud。B1/TBaud3奈氏准则p38理想低通信道的最高码元传输速率2WBaud2WLog2LbpsW:带宽单位HzBaud:波特是码元传输速率的单位1波特表示每秒传送1个码元.L:信道上传输信号可取离散值个数。奈氏准则每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。理想带通信道的最高码元传输速率WBaud即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每秒1个码元。4波特和比特的不同含义p38?Bit比特是信息量的单位表示单位时间传送的二进制数的个数。?Baud波特码元传输的速率单位表示单位时间内传送信号值码元的个数。Cmax2WBaud2Wlog2Lbps话音级线路的信道容量W3000Hz?L最大数据率C?????L最大数据率Cmax?26000bps?412000bps?818000bps?1624000bps3.2.4信道的极限信息传输速率?有噪声信道Shannon定理CWlog21S/NbpsW:信道带宽S:为信道内所传信号的平均功率N:为信道内部的高斯噪声功率S/N:信噪比dB分贝结论:信道带宽或信道中的信噪比越大则信息极限传输速率就越高。只要数据传输速率低于信道的极限数据率可以做到无差错传输。举例信道带宽3kHz信噪比为1000则极限数据率3000log21100030000bps3.3物理层下面的传输层传输媒体传输介质导向传输媒体电磁波被导向沿固体媒体传播。非导向传输媒体指自由空间电磁波传播称无线传输。3.3.1导向传输媒体1.双绞线?屏蔽双绞线STP?无屏蔽双绞线UTP?EIA/TIA568A标准规定5种UTP标准?3类UTP10Mbps时传输距离150M?5类UTP增加缠绕密度100Mbps传输距离100M。双绞线内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP?以箔屏蔽以减少干扰和串音3类、5类双绞线外没有任何附加