计算机网络-物理层

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计算机网络 物理层

计算机网络  物理层

计算机网络物理层
物理层是OSI参考模型的最低层,建立在传输介质基础上,利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,实现比特流的传输。

该层不仅定义了通信设备与传输线缆接口硬件的电气、机械以及功能和规程的特性,还定义了传输通道上的电气信号以及二进制位是如何转换成电流、光信号或者其他物理形式。

物理层是OSI参考模型的最底层,它向下直接与传输介质相连接,向上为数据链路层提供服务。

它为数据链路层实体之间建立必须的物理连接,按顺序传输数据,并进行差错检查。

在发现错误时,向数据链路层提出报告。

物理层协议定义了数据终端设备与通信设备之间的接口。

数据终端设备(DTE)是指数据输入、输出设备和传输控制器或者计算机等数据处理设备,以及通信控制器。

数据通信设备(DCE)是对为用户提供接入点的网络设备的统称,如自动呼叫应答设备、调制解调器等。

DTE的基本功能是产生、处理数据;DCE的基本功能是沿传输介质发送和接收数据。

如图2-5所示,为DTE/DCE接口示意图。

图2-5 DTE/DCE接口示意图
DTE与DCE之间要连接,需要遵循共同的接口标准,即物理层接口协议。

物理层协议规定了标准接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性,不仅为完成实际通信提供了可靠的保证,而且使不同厂家的产品可相互兼容,设备间可有效交换数据。

计算机网络-物理层知识点整理

计算机网络-物理层知识点整理

计算机网络-物理层知识点整理●2.1 物理层的基本概念●物理层考虑的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体●物理层的作用是尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异●用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)●物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性●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●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●2.2 数据通信的基础知识 #重点●2.2.1 数据通信系统的模型一个数据通信系统可以划分为三大部分:源系统(发送端、发送方)、传输系统(传输网络)、目的系统(接收端、接收方)●源系统●源点●源点设备产生的数据●又称信源或源站●发送器●将源点产生的数字比特流进行编码以便在传输系统中传输●传输系统●可以是简单的传输线、也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统●目的系统●接收器●接收传输系统传送过来的信号,转换为能被目的设备处理的信息●终点●终点设备从接收器获取传送过来的数字比特流●又称信宿或目的站●2.2.2 有关信道的几个基本概念●数据、信号的不同种类●数据●数据是运送消息的实体●信号●信号是数据的电气或电磁的表现●模拟数据●模拟数据是由传感器采集到的运送消息的模拟信号的集合,例如温度、压力,以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像●模拟信号●亦称连续信号,代表消息的参数的取值是连续的●基带信号●来自信号源的信号,即基本频带信号●带通信号●即经过载波调制后的基带信号。

载波调制是把基带信号的频率范围搬移到较高频段,并转换为模拟信号,以便在模拟信道中传输●数字数据●数字数据是模拟数据经量化后得到的数字信号的集合,例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据●数字信号●亦称离散信号,代表消息的参数的取值是离散的●码元●在使用时间域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形就是码元●通信方式●按数据传输的方式分类●串行传输●数据在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输。

计算机网络中的osl名词解释

计算机网络中的osl名词解释

计算机网络中的osl名词解释计算机网络中的OSI名词解释引言:计算机网络是当代信息时代的重要组成部分,几乎贯穿了人们的生活和工作。

在网络通信中,为了确保信息的顺利传递,人们需要理解并掌握一些关键的网络术语。

这些术语通过统一的标准来保证网络设备之间的互通性,其中OSI(开放式系统互连)模型是计算机网络中最常用的标准之一。

本文将对OSI模型中的一些关键术语进行解释,以帮助读者更好地理解计算机网络。

1. 物理层(Physical Layer)物理层位于OSI模型的最底层,主要负责在网络节点之间传输数据的物理介质和电信号。

物理层解释了如何以0和1的方式在计算机网络中进行数据传输。

常见的物理介质包括光纤、铜缆和无线电波等。

物理层的主要功能是将数据从一个节点传输到另一个节点,它负责将数字数据转换为适合物理介质传输的信号,并确保数据能够正确地从发送方传输到接收方。

2. 数据链路层(Data Link Layer)数据链路层位于OSI模型的第二层,主要负责在直接相连的两个节点之间传输数据。

它使用帧(Frame)的方式将数据分割为较小的块,并添加额外的控制信息来保证数据的可靠传输。

数据链路层还可以检测和纠正传输中出现的错误,确保数据的完整性。

常见的协议包括以太网、无线局域网(WiFi)和帧中继等。

3. 网络层(Network Layer)网络层位于OSI模型的第三层,主要负责在不同网络之间进行数据的传输和路由。

它使用IP(Internet Protocol)地址对数据进行寻址,并将数据传送到目标网络。

网络层将数据分割为分组(Packet),并负责选择最佳的路径将数据发送到目标节点。

网络层的重要协议包括IP协议和路由协议。

4. 传输层(Transport Layer)传输层位于OSI模型的第四层,主要负责在源节点和目标节点之间建立可靠的端到端连接,并提供数据的可靠性和完整性。

传输层使用端口号将数据传递给应用层,并使用TCP(Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)等协议来管理数据的传输。

计算机网络的网络层次结构

计算机网络的网络层次结构

计算机网络的网络层次结构
计算机网络的网络层次结构是指将计算机网络中的各种设备和
协议划分为不同的层次,以实现数据传输和通信的有效性和可靠性。

1. 物理层
物理层是网络层次结构的最底层,主要负责传输原始比特流。

它涉及硬件设备,例如网线、光纤和网络接口卡。

物理层的功能包
括数据传输的编码和解码,数据的传输速率控制,以及物理连接的
建立和维护。

2. 数据链路层
数据链路层位于物理层之上,负责将原始比特流划分为帧,并
提供基本的错误检测和纠正功能。

数据链路层主要解决点对点直连
的通信问题,确保数据在物理链路上的可靠传输。

3. 网络层
网络层是计算机网络中最重要的层次之一。

它负责为数据包选
择和设置最合适的路径以进行跨网络的传输。

网络层协议有IP
(Internet Protocol),它通过将数据包封装在各自的数据报中,使
得数据能够在不同网络之间传输。

4. 传输层
传输层负责在源主机和目标主机之间提供可靠的数据传输。


输层的主要协议是传输控制协议(TCP),它使用错误检测和重新
发送机制确保数据的完整性和可靠性。

5. 应用层
网络层次结构的设计和实现可以简化网络的管理和维护,提高
网络的可靠性和性能。

通过将不同的功能划分到不同的层次,网络
设备和协议可以更加独立地进行开发和升级。

总结:
计算机网络的网络层次结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。

每个层次都有各自的功能和协议,以实现数据传
输和通信的可靠性和效率。

计算机网络原理——物理层

计算机网络原理——物理层

105 106 双绞线 调幅 海事 无线电 无线电
107 同轴电缆
108
109
1010 卫星
1011 1012
1013
1014
1015 光纤
1016
地面微波
调频 移动 无线电 无线电 电视 HF VHF UHF SHF EHF THF
波段
LF
MF
地表 对流层 电离层 空间及视线
空间
26
物理层
微波通信
允许发送 振铃指示
物理层
TD DTR SG DSR RTS
CTS RI
16
RS-232-C的规程特性
• 过程特性指RS-232-C的各条控制线在下列不同情况下接通
(ON,逻辑0)和断开(OFF,逻辑1)的顺序:
• 建立物理连接 • 传输数据比特流 • 释放物理连接
PSTN
物理层
17
建立物理连接
• 当DTE-A要与DTE-B通信时,将DTR(20)臵为ON ,同时通过TD(2)向 DCE-A发送电话号码信号,请求与对方建立物理连接; • DCE-B将RI(22)臵为ON,通知DTE-B有呼叫到达。DTE-B将DTR(20)臵 为ON,DCE-B接着产生载波信号,并将DSR(6)臵为ON ,表示已准备好;
30
[例1]
•采用四相调制方式,即N=4,且T=833x10-6秒,则 S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
物理层
31
信道容量
1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率,单位:位/秒(bps) 信道容量与数据传输速率的区别是,前者表示信道的最大数据 传输速率,是信道传输数据能力的极限,而后者是实际的数据传输 速率。 2)离散的信道容量 奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H 的关系: B=2*H (Baud) ......⑸ 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式: C=2*H*log2N (bps) ......⑹ 式中 H为信道的带宽,即信道传输上、下限频率的差值,单 位为Hz; N为一个码元所取的离散值个数。

什么是计算机网络物理层常见的计算机网络物理层技术有哪些

什么是计算机网络物理层常见的计算机网络物理层技术有哪些

什么是计算机网络物理层常见的计算机网络物理层技术有哪些计算机网络物理层是计算机网络体系结构中的基础层次,其主要功能是提供各种物理传输介质上的数据传输和接收。

物理层通过电气信号、电磁波、光信号等方式,将数据从发送方传输到接收方,并确保数据的可靠传输。

本文将介绍计算机网络物理层的基本概念以及常见的物理层技术。

一、计算机网络物理层的基本概念计算机网络物理层是计算机网络体系结构中的最底层,它直接与各种物理传输介质进行数据传输和接收。

物理层的主要任务包括编码、调制解调、传输介质选择以及物理连接等。

1. 编码编码是指将数字信号转换为模拟信号或数字信号的过程。

传输的数据在计算机中以二进制形式表示,而大多数物理传输介质是通过模拟信号传输的,因此需要进行编码转换。

常见的编码方式有非归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。

2. 调制解调调制解调是物理层中常见的一项技术,它将数字信号转换为适合传输的模拟信号。

发送方通过调制将数字信号转换为模拟信号,接收方通过解调将模拟信号转换为数字信号。

调制解调的常见方式有频移键控调制(FSK)、相位键控调制(PSK)、振幅键控调制(ASK)等。

3. 传输介质选择传输介质是指计算机网络中用于数据传输的物理媒介,常见的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等。

选择适合的传输介质对于物理层的性能和数据传输速率至关重要。

4. 物理连接物理连接是指将计算机网络中的各个节点通过传输介质进行连接的过程。

物理连接可以通过直接连接、交换机、集线器等实现。

物理连接的稳定性对于数据传输的可靠性和网络性能有着重要的影响。

二、常见的计算机网络物理层技术计算机网络物理层涉及到多种技术,下面将介绍一些常见的物理层技术。

1. 以太网以太网是一种常见的局域网技术,它使用双绞线或光纤作为传输介质,通过载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)协议进行数据传输。

以太网具有数据传输速率快、成本低廉等特点,广泛应用于局域网和广域网。

计算机网络中的物理层技术简介

计算机网络中的物理层技术简介

计算机网络中的物理层技术简介在计算机网络中,物理层是网络体系结构的第一层,负责将数据转化为电信号在物理媒介上进行传输。

物理层的主要任务是提供透明的传输介质,确保数据能够有效地在发送和接收设备之间传输。

本文将对计算机网络中的物理层技术进行简要介绍。

1. 物理层的作用物理层负责传输bit流,实现数据的传输和接收。

它主要涉及以下方面:a. 媒介传输物理层通过物理媒介来传输数据,如电线、光纤等。

这些媒介具有不同的传输性能和成本特征,比如传输速率、传输距离、抗干扰能力等。

物理层需要根据实际需求选择合适的媒介。

b. 时钟同步数据在物理层进行传输时,需要保持发送和接收设备之间的时钟同步,以确保数据能够顺利地传输和接收。

物理层通过使用特定的时钟同步方法来实现这一功能。

c. 纠错与检测物理层需要处理传输过程中的误码问题,以保证数据传输的可靠性。

常见的纠错和检测技术包括奇偶校验、循环冗余校验(CRC)等。

2. 物理层技术在计算机网络中,物理层使用了各种技术来实现数据的传输和接收。

下面介绍几种常见的物理层技术:a. 传输介质传输介质是数据传输的媒介,包括电线、光纤等。

其中,电线分为双绞线和同轴电缆。

双绞线广泛应用于局域网(LAN)中,而同轴电缆主要用于传输视频信号。

光纤则具有更高的传输速率和抗干扰能力,被广泛应用于广域网(WAN)和高速局域网。

b. 编码技术编码技术用于在物理层将数据转化为电信号,在发送设备和接收设备之间进行传输。

常见的编码技术有非归零制(NRZ)、曼彻斯特编码、4B/5B编码等。

c. 调制技术调制技术将数字信号转化为模拟信号,以便在媒介中进行传输。

调制技术包括频移键控(FSK)、相移键控(PSK)、振幅键控(ASK)等。

调制技术可以提高信号的传输速率和抗干扰能力。

d. 多路复用技术多路复用技术允许多个信号通过单个传输介质进行传输。

常见的多路复用技术包括时分复用(TDM)、频分复用(FDM)、波分复用(WDM)等。

计算机网络知识精讲 第二章 物理层

计算机网络知识精讲	第二章	物理层

第二章物理层(一) 通信基础1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念2. 奈奎斯特定理与香农定理3. 编码与调制4. 电路交换、报文交换与分组交换5. 数据报与虚电路(二) 传输介质1. 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质2. 物理层接口的特性(三) 物理层设备1. 中继器2. 集线器2.1 通信基础2.1.1 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念(1)信道:向某一个方向传送信息的媒体。

(2)信号:数据的电磁或电气表现。

(3)带宽:媒介中信号可使用的最高频率和最低频率之差,或者说是频带的宽度,Hz;另一定义是信道中数据的传送速率,bps。

(4)码元:在使用时间域(简称时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。

(5)波特:单位时间内传输的码元数。

(6)比特率:单位时间内传输的比特数。

(7)信源(8)信宿计算机网络的性能计算1. 速率比特(bit)是计算机中数据量的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。

一个比特就是二进制数字中的一个1 或0。

速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。

速率的单位是b/s(bps),kb/s, Mb/s, Gb/s 等“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。

现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语,单位是“比特每秒”,或b/s (bit/s),bps。

更常用的带宽单位是千比每秒,即kb/s (103 b/s)兆比每秒,即Mb/s(106 b/s)吉比每秒,即Gb/s(109 b/s)太比每秒,即Tb/s(1012 b/s)请注意:在计算机界,K = 210 = 1024M = 220, G = 230, T = 240。

3. 时延(delay 或latency)传输时延(发送时延)发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

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4 Periodic and Aperiodic Signals

Signals are broadly classified as
periodic aperiodic (sometimes called nonperiodic) classification depends on whether they repeat

A frequency domain representation can also be used with nonperiodic signals

but aperiodic representation is not essential to an understanding of the subject



A network usually permits multiple pairs of communicating entities to communicate over a given physical medium There are possible ways underlying facilities can be shared We should understand advantages and disadvantages of each and the resulting modes of communication

The function Asin(2pt) is represented by a single line of height A that is positioned at x = t The frequency domain graph in Figure 6.6 represents a composite from Figure 6.5c

most systems use composite signals to carry information a composite signal is created at the sending end and the receiver decomposes the signal into the simple components


For example:

上图是非周期的 下图是周期的

模拟信号波型
V(t)
0
t

数字信号波型
V(t)
0
t
19
5.模拟信号——正弦波

周期信号不含有任何信息,但一般传播 距离远,作为信号的传输载体 周期与频率 振幅 相位 时域和频域
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6.5 Sine Waves and Signal Characteristics
第3章 物理层
本章内容



信号 数字信号 模拟信号 传输介质 传输技术
2
引论
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
3
1 引论
1.1 物理层的基本概念 通信子网分为点-点通信线路通信子网与广播信道通 信子网; 广域网主要采用点到点通信线路,局域网与城域网一 般采用广播信道; 由于技术上存在较大的差异,因此在物理层和数据链 路层协议上出现了两个分支,一类是基于点-点通信 线路,另一类是基于广播信道。

A frequency domain graph shows a set of simple sine waves that constitute a composite function The y-axis gives the amplitude, and the x-axis gives the frequency
9
Figure 5.3 A conceptual framework for a data communications system. Multiple sources send to multiple destinations through an underlying physical channel

the signals that result from modulation are usually composite signals it is possible to decompose a composite signal into its constituent parts


A mathematician named Fourier discovered that
5

数据通信是三个领域的交叉科学
6
1.4 Motivation and Scope of the Subject

Three main ideas provide much of the motivation for data communications and help define the scope
1. 2. 3.
The sources of information can be of arbitrary types – 多媒体 传播所使用的物理系统 Multiple sources of information can 共享物理介质

第一点:relevant considering the popularity of multimedia applications:
15
2.信号的概念

信号是数据在传输过程中电信号的表示形式; 模拟信号(analog signal)的信号电平是连续变化的; 数字信号(digital signal)是一组不同的固定电平; 按照在传输介质上传输的信号类型,通信系统分为模 拟通信系统与数字通信系统两种。
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3 Analog and Digital Signals

a set of sine functions, each with a frequency, amplitude, and phase

The analysis by Fourier shows that if the composite signal is periodic, the constituent parts will also 介质的特点 物理现象如何能够传输信息 传输时会出现哪些问题 技术上如何发现、解决这些问题
8
1.4 Motivation and Scope of the Subject

第三点:共享基础设施 Sharing plays a fundamental role in most computer networks

The figure shows a set of simple periodic signals
24
Composite Signals
25
Time and Frequency Domain Representations
26
Time and Frequency Domain Representations
14
信息编码标准



ASCII 码被国际标准化组织ISO接受,成为国际标准 ISO 646,又称为国际5号码; 它用于计算机内码,也用做数据通信中的编码标准; ASCII码采用7位二进制比特编码,可以表示128个字 符; 字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数 字、字母、运算符号、商用符号等。

We define the bandwidth of an analog signal to be the difference between the highest and lowest frequencies of the constituent parts (the highest and the lowest frequencies obtained by Fourier analysis)
27
5.3 Bandwidth of an Analog Signal

What is network bandwidth? In networking and communication, the definition of bandwidth varies; here we describe analog bandwidth
21
6.1 The Importance of Composite Signals and Sine Functions

Why does data communications seem obsessed with sine functions and composite signals? When we discuss modulation and demodulation, we will understand one of the primary reasons:
10
Figure 5.3
Processing at the transmitter/sender end
Figure 5.3
Processing at the receiver end
信号与编码
13
2 数据通信的基本概念
1.信息的基本概念


通信的目的是交换信息, 信息是对物质存在和运动形式的一 般描述。 信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像,称作消 息。计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图 像的组合。消息不是物理的; 在计算机中为了传送这些信息,首先要将字母、数字、语音、 图形或图像用二进制代码的数据来表示,称作编码; 信号是消息的表现形式,消息则是信号的具体内容。信号是 消息的载体,是物理的。 为了传输二进制代码的数据,必须将它们用模拟或数字信号 编码的方式表示; 数据通信是指在不同计算机之间,通过某种传输介质传送表 示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数 字信号的过程。要求:1)传递性;2)准确性;3)及时性。
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