第三讲物理层
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第3章：物理层
21
第3章 物理层
计算机网络
（1）微波通信 • 视距传播
• 电离层反射
COMPUTER NETWORKS
地球表面
电离层
地球表面
22
第3章 物理层
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
（2）蜂窝无线通信
多址接入方法：
• 频分多址接入（FDMA） • 时分多址接入（TDMA） • 码分多址接入（CDMA）
3. 光缆的主要特性
COMPUTER NETWORKS
光纤芯
包层
外部保护层
发送端
输入
光电 转换
LED
电信号
第3章 物理层
(a) 保护层 包层 光纤芯
光纤 光信号
(b)
接收端
光电 转换
PIN
输出
电信号
19
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
单模光纤与多模光纤的比较
输入脉冲
输出脉冲
输入脉冲 第3章 物理层
COMPUTER NETWORKS
• 在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率ω的正 （余）弦信号作为载波，该正（余）弦信号可以写为： u（t）= um·sin（ωt+φ0）
• 3个可以改变的电参量： — 振 幅 um — 角频率 ω — 相位 φ
• 可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的 目的。
• 曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码”信号，发送 曼 彻斯特编码信号时无需另发同步信号。
34
第3章 物理层
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
差分曼彻斯特（difference manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。
第3章 物理层
计算机网络
（1）微波通信 • 视距传播
• 电离层反射
COMPUTER NETWORKS
地球表面
电离层
地球表面
22
第3章 物理层
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
（2）蜂窝无线通信
多址接入方法：
• 频分多址接入（FDMA） • 时分多址接入（TDMA） • 码分多址接入（CDMA）
3. 光缆的主要特性
COMPUTER NETWORKS
光纤芯
包层
外部保护层
发送端
输入
光电 转换
LED
电信号
第3章 物理层
(a) 保护层 包层 光纤芯
光纤 光信号
(b)
接收端
光电 转换
PIN
输出
电信号
19
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
单模光纤与多模光纤的比较
输入脉冲
输出脉冲
输入脉冲 第3章 物理层
COMPUTER NETWORKS
• 在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率ω的正 （余）弦信号作为载波，该正（余）弦信号可以写为： u（t）= um·sin（ωt+φ0）
• 3个可以改变的电参量： — 振 幅 um — 角频率 ω — 相位 φ
• 可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的 目的。
• 曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码”信号，发送 曼 彻斯特编码信号时无需另发同步信号。
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第3章 物理层
计算机网络
COMPUTER NETWORKS
差分曼彻斯特（difference manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。
第三讲物理层
✓ X.21设计工作环境是以64Kbps传输的平衡线路，这个速 率已经成为工业标准
X.21建议(CCITT)
数字信道接口标准，规定DTE在建立和释放呼叫时与DCE交换 的信息，此时DCE表示DTE和网络接口的设备 机械特性：15根引脚 功能特性：8条信号线
T（发送）
C（控制）
R（接收）
DTE
I（指示） S（位定时）
本章基本要求
• 掌握物理层的功能 • 掌握物理层与传输媒体接口的特性:
机械特性 电气特性 功能特性 规程特性 • 掌握EIA-232-E(RS-232-C)标准
相当于数据的空号或控制线的“接通”状态;
-12v — -3v表示逻辑“1”，相当于数据的传号或控 制线的“断开”状态;
最大速率为20Kbps, 最大电缆长度为15米。
接口电平的意义
类型 数据线 控制线和定时线
-3v — -12v 1
OFF
+3v—+12v 0 ON
功能特性：引脚信号的含义，常用的有
2.3 DCE-B产生载波信号，并将6“DCE就绪”置为ON
(3) 接收数据
3 DCE-A检测到载波信号后，将8“载波检测”和 6“DCE就绪”置为ON，以通知DTE-A通信电路已经 建4 D立CE-A向DCE-B发送载波信号，DCE-B接收到载波信 号后，将8“载波检测”置为ON 5.1 DTE-A发送数据时，将4“请求发送”置为ON。
(22) 振铃指示
DCE
A
调制 解调 器
EIA-232/V.24
1 DTE-A将20 “DTE就绪”置为ON，同时通过2 “发 送数据”向DCE-A发送电话号码信号
2.1 DCE-B将22 “振铃指示”置为ON，通知DTE-B有 呼叫到达。
X.21建议(CCITT)
数字信道接口标准，规定DTE在建立和释放呼叫时与DCE交换 的信息，此时DCE表示DTE和网络接口的设备 机械特性：15根引脚 功能特性：8条信号线
T（发送）
C（控制）
R（接收）
DTE
I（指示） S（位定时）
本章基本要求
• 掌握物理层的功能 • 掌握物理层与传输媒体接口的特性:
机械特性 电气特性 功能特性 规程特性 • 掌握EIA-232-E(RS-232-C)标准
相当于数据的空号或控制线的“接通”状态;
-12v — -3v表示逻辑“1”，相当于数据的传号或控 制线的“断开”状态;
最大速率为20Kbps, 最大电缆长度为15米。
接口电平的意义
类型 数据线 控制线和定时线
-3v — -12v 1
OFF
+3v—+12v 0 ON
功能特性：引脚信号的含义，常用的有
2.3 DCE-B产生载波信号，并将6“DCE就绪”置为ON
(3) 接收数据
3 DCE-A检测到载波信号后，将8“载波检测”和 6“DCE就绪”置为ON，以通知DTE-A通信电路已经 建4 D立CE-A向DCE-B发送载波信号，DCE-B接收到载波信 号后，将8“载波检测”置为ON 5.1 DTE-A发送数据时，将4“请求发送”置为ON。
(22) 振铃指示
DCE
A
调制 解调 器
EIA-232/V.24
1 DTE-A将20 “DTE就绪”置为ON，同时通过2 “发 送数据”向DCE-A发送电话号码信号
2.1 DCE-B将22 “振铃指示”置为ON，通知DTE-B有 呼叫到达。
物理层
平衡传输（balanced transmission）：每个主要电 路需要两根线，没有公用的地线。
2019/119/11/26
8
4.2 传输介质
1. 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
2019/11/26
9
1. 双绞线
2019/11/26
22
2. 微波通信
两个地面站之间传送 距离：50 -100 km 主要特点(p46)：容量大、质量
高、投资小
缺点：必须直视、受天气影响、
保密性差、维护大
地面站之间的直视线路 微波传送塔
2019/11/26
地球
23
3.卫星通信
36000公里高空
使用微波 使用转发器接收和转发
2
2. 物理层功能
物理层的基本功能: 物理层的目的就是将原始的比特流从一台机器 传输到另一台机器。 我们知道实际可用的物理介质有多种。每一种 的物理介质在外观、性能、成本等方面都不相同。 物理层通过定义一系列的接口标准，将性能、 平台各异的计算机系统、通信设备，通过各种类 型的物理介质实现连接，使得承载数据的比特流 顺利的从一个结点到另一个结点。
2019/11/26
4
3. 物理层的标准或协议
常用物理层标准
EIA-232-E接口标准
2019/11/26
5
EIA-232-E接口标准
1. EIA RS-232-E 1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年提出 RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出RS-232-C， 87年修订RS-232C，91年232-E。 用于DTE/DCE之间的接口标准。 DTE：数据终端设备，具有一定的数据处理能力及发送和 接收数据能力的设备。 DCE：数据电路端接设备，信号变换和编码，建立、保 持和释放数据链路的连接。
2019/119/11/26
8
4.2 传输介质
1. 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
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1. 双绞线
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2. 微波通信
两个地面站之间传送 距离：50 -100 km 主要特点(p46)：容量大、质量
高、投资小
缺点：必须直视、受天气影响、
保密性差、维护大
地面站之间的直视线路 微波传送塔
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地球
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3.卫星通信
36000公里高空
使用微波 使用转发器接收和转发
2
2. 物理层功能
物理层的基本功能: 物理层的目的就是将原始的比特流从一台机器 传输到另一台机器。 我们知道实际可用的物理介质有多种。每一种 的物理介质在外观、性能、成本等方面都不相同。 物理层通过定义一系列的接口标准，将性能、 平台各异的计算机系统、通信设备，通过各种类 型的物理介质实现连接，使得承载数据的比特流 顺利的从一个结点到另一个结点。
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4
3. 物理层的标准或协议
常用物理层标准
EIA-232-E接口标准
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5
EIA-232-E接口标准
1. EIA RS-232-E 1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年提出 RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出RS-232-C， 87年修订RS-232C，91年232-E。 用于DTE/DCE之间的接口标准。 DTE：数据终端设备，具有一定的数据处理能力及发送和 接收数据能力的设备。 DCE：数据电路端接设备，信号变换和编码，建立、保 持和释放数据链路的连接。
计算机网络课件：第三章 物理层
（5）蜂窝无线通信
将一个大区划分为多个小区，在每个小区设立 一个基站，用户手机通过小区基站接入移动 通信网
（6）卫星通信
3.2.4数据编码分类
计算机内的二进制数据分为模拟信号和数字信 号
模拟数据编码：振幅键控ASK、移频键控FSK 和移相键控PSK
数字数据编码：外同步(NRZ)编码和内同步编 码（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）
7) 六类线：1000Mbps 目前正逐步普及 。
8) 七类线有很多标准现在还没有完全规范，还在修订中，是一种全新的标准，而且也 不再使用我们常见的RJ水晶头了。
2同轴电缆的主要特性 同轴电缆由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成 抗干扰能力强 3光纤的主要特性 （1）光纤结构与传输原理 光纤的纤芯是一种直径为8-100um的柔软、能传导光波的玻璃或塑料，其中用超高纯度石英
一对导线可以作为一条通信线路。 局域网中所使用的双绞线分为两类：屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）。 双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，6类以及最新的7类线，前者线径细而后者线径粗
，详介如下： 1）一类线：主要用于传输语音（一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不 同于数据传输 2）二类线：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输 3）三类线：该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数 据传输主要用于10BASE--T。 4）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的 数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。 5）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为 100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T 和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。 6）超五类线：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和 信噪比(Structural Return Loss)、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主 要用于千兆位以太网（1000Mbps）。
物理层
通信硬件
物 理 层 常 见 设 备 有 ： 网 卡 光 纤 、 C AT- 5 线 （ R J - 4 5 接 头 ） 、 集 线 器 有 整 波 作 用 、 R e p e a t e r 加 强 信 号 、 串 口 、 并口等。
通信硬件包括通信适配器（也称通信接口）和调制解调器（MODEM）以及通信线路。从原理上讲，物理层 只解决DTE和DCE之间的比特流传输，尽管作为网络节点设备主要组成部分的通信控制装置，其本身内涵在物理 层、数据链路层、甚至更高层，在内容上分界并不很分明，但它所包含的MODEM接口、比特的采样发送、比特 的缓冲等功能是确切属于物理层范畴的。为了实现PC机与调制解调器或其它串行设备通信，首先必须使用电子线 路将PC机内的并行数据转成与这些设备相兼容的比特流。除了比特流的传输之外，还必须解决一个字符由多少个 比特组成及如何从比特流中提取字符等技术问题，这就需要使用通信适配。通信适配器可以认为是用于完成二进 制数据的串、并转换及一其它相关功能的电路。通信适配器按通信规程来划分可分为TTY（Tele Type Writer， 电传打字机）、BSC（Birary Synchronous Commuication，二进制同步通信）和HDLC（High－level Data link Control，高级数据链路控制）三种。
谢谢观看
MODE端口名:速率，校验方式，数据位数，停止位位数
其 中 端 口 名 为 C O M 1 或 C O M 2 ； 传 输 速 率 可 选 11 0 、 1 5 0 、 3 0 0 、 6 0 0 、 1 2 0 0 、 2 4 0 0 、 4 8 0 0 或 9 6 0 0 b p s ； 校 验方式为E（偶校验）、（奇校验）或N（无校验）；数据位数为7或8位；停止位位数为1或2位。通信双方设置 的参数应一致，如双方都打入如下命令:MODE COM1:1200，E，7，1则表示双方以COM1为异步通信端口以 1200bps、偶校、7位数据位、1位停止位的设置参数进行通信。DOS中有一标准控制台COM，实际上作输入时 COM即键盘，作输出时COM即显示器。
CH2-L3 物理层、通信基础
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
源系统
传输系统 数据通信系统
目的系统
术语
▪ 信息(information)：人们关心的事物特征的状态 ▪ 数据(data)：存储和交换信息的载体
➢ 信息是数据的内容，数据是信息的形式 ➢ 数字数据：用0,1串对信息的编码
▪ 信号(signal)：数据在通信传输时的形式(本课程) （数据的表现形式：电、磁、光）
▪ 了解 ➢ 串行通信和并行通信、通信的双工性 ➢ 基带调制、带通调制 ➢ 振幅调制、频率调制、相位调制 ➢ 脉冲编码调制技术 PCM ➢ 信道的极限信息传输速率
第2章教材分析
▪ 三部分内容（教材章节）
➢ 第1层：物理层（第1节） ➢ 第0层：数据通信基础（第2、3、4、5节）
• 是本章主要内容
➢ 宽带接入技术（第6节）
▪ 安排
➢ 第3讲：物理层和数据通信基础(1)
• 物理层（§2.1）、通信系统（§2.2, §2.5.1 ）
➢ 第4讲：数据通信基础(2)
• 传输介质（§2.3） 、信道复用（§2.4） • 宽带接入技术（§2.6），复习
▪ 课时原因，不介绍（自学了解）
➢ 同步光纤网 SONET 、同步数字系列 SDH
▪ 物理层的作用 ▪ 数据链路层的作用 ▪ 网络层的作用 ▪ 传输层的作用 ▪ 什么是协议 ▪ 什么是协议数据单元、一般格式
本讲预习情况检查（快速提问3）
▪ 掌握 ➢ 物理层的作用、四类特性 ➢ 数据通信系统的模型 ➢ 信息、数据和信号、模拟量与数字量 ➢ 信道 ➢ 模拟传输、基带传输 ➢ 模拟通信、数据通信（基带通信、载波模拟通信） 和数字通信
最新计算机网络授课课件第三讲_物理层
计算机网络授课课件第三讲 _物理层
本讲主要内容
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 宽带接入技术
数据通信与计算机网络
2.2.2 有关信号的几个基本概念
❖ 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通 信而没有反方向的交互。
❖ 同轴电缆 ▪ 50 同轴电缆 ▪ 75 同轴电缆
❖ 光缆
数据通信与计算机网络
各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
数据通信与计算机网络
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
时分复用 at
①
b
t②
cc
t③
④ dt
ab #1
bc
ca dt
#2
#3
#4
4 个时分复用帧
数据通信与计算机网络
3.统计时分复用 STDM
用户
Aa
a
B bb
C
cc
D
d
统计时分复用 t①
t②
③ t
④ t
a bbc cd a t #1 #2 #3
3 个 STDM 帧
数据通信与计算机网络
2.4.2 波分复用 WDM入射角来自纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
数据通信与计算机网络
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
本讲主要内容
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 信道复用技术 2.5 宽带接入技术
数据通信与计算机网络
2.2.2 有关信号的几个基本概念
❖ 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通 信而没有反方向的交互。
❖ 同轴电缆 ▪ 50 同轴电缆 ▪ 75 同轴电缆
❖ 光缆
数据通信与计算机网络
各种电缆
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层 绝缘层
内导体
数据通信与计算机网络
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
时分复用 at
①
b
t②
cc
t③
④ dt
ab #1
bc
ca dt
#2
#3
#4
4 个时分复用帧
数据通信与计算机网络
3.统计时分复用 STDM
用户
Aa
a
B bb
C
cc
D
d
统计时分复用 t①
t②
③ t
④ t
a bbc cd a t #1 #2 #3
3 个 STDM 帧
数据通信与计算机网络
2.4.2 波分复用 WDM入射角来自纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
数据通信与计算机网络
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
物理层 PPT
自动协商
自动协商
结 束！
谢谢！
结束
物理介质连接子层
•
在PMA发送子层需进行NRZI（Non Return
to Zero Invertel）编码，这是一种两电平的单
极性编码。电平之间的跃变表示数据“1”，无跃
变表示“0”。 就是说是从电平的一次跃迁，而
不是电压值本身，来代表一个比特1。 非归零反
相编码相对非归零电平编码的优点在于：因为每
物理介质连接子层
• 1. PMA发送子层 PMA发送子层（PMA Transmit
Sublayer）从PCS子层接收串行比特流并且 将其变换为NRZI格式，然后将其送入物理 介质相关子层（PMD）。
PMA使用数字锁相环（PLL）合 成技术，从时钟标准接口得到需要发送的 时钟脉冲，并根据标准时钟接口的安排， 得到不同的发送时钟值。
次遇到比特1都发生电平跃迁，这能提供一种同步
机制。 一串7个比特1会导致7次电平跃迁。 每次
跃迁都使接收方能根据信号的实际到达来对本身
时钟进行重同步调整。
物理介质连接子层
• 根据统计，连续的比特1出现的几率比连续 的比特0出现的几率大，因此对比特 1的连 续串进行同步就在保持整体消息同步上前 进了一大步。编码方式如下图所示：
NRZI译码，并将其变换成单极性的二进制数据，然 后将其送入PCS子层。
（2）接收时钟恢复（Receive Clo-ck Recovery）
接收时钟恢复是由PLL完成的，此PLL锁 定于从PMD子层接收的串行数据流上。PLL自动同步 于串行数据流并从中提取时钟，最后将恢复时钟和 NRZI译码后的数据流送到PCS子层。
物理介质连接子层
• 锁相环中的鉴相器又称为相位比较器，它
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第三讲物理层
通信是为了交换信息（Information）。 信息的载体可以是数字、文字、语音、 图形和图像，我们常称它们为数据 （Data）。数据是对客观事实进行描述 与记载的物理符号。信息是数据的集合、 含义与解释。
信号（Signal）是数据的电磁波表示形 式。
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
一
第三讲物理层
7
（1）单工通信方式。
• 在单工信道上信息只能在一个方向传送。发送方不能接收，接受 方不能发送。无线电广播和电视广播都是单工传送的例子。
（2）半双工通信方式。
• 在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同 时发送和接收。航空和航海无线电台以及对讲机等都是这种方式 通信的。这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，又有双向 传送信息的能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工便宜。 在要求不很高的场合，多采用这种通信方式。
（3）全双工通信方式。
• 这是一种可同时进行信息的传递的通信方式。现代的电话通信都 是采用这种方式。其要求通信双方都有发送和接收设备，而且要 求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备较昂贵。
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
8
2.5 为什么研究同步技术？它包括哪 俩方面？实现方法是什么？
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
9
在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上 保持步调一致，亦即同步，才能准确的传送信 息。
要求接收端根据发送数据的起止时间和时钟频 率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个 过程叫位同步或码元同步。在传送由多个码元 组成的字符以及由许多字符组成的数据块时， 通信双方也要就信息的起止时间取得一致，这 个过程叫字符同步。
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
4
2.3 为什么数字化是今后通信的发 展方向？
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
5
1。数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：
• 首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪 声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通 信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的， 只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲 的有无，以保证通信的可靠性。
• 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向 着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必 将取代模拟通信。
2. 数字机比模拟机使用更广泛
20213年.3月数15日字星期设备越来越便宜来自一第三讲物理层
6
2.4 什么是单工、半双工、全双工 通信？他们分别在哪些场合下使用？
2021年3月15日星期
曼氏编码（Manchester）自带同步信号，在曼 氏编码中每个比特持续时间分为两半。前一半
时间为反码，后一半时间为原码。
差分曼氏编码（Difference Manchester）是 对曼氏编码的改进。它与曼氏编码的不同之处
主要是：每比特的中间跳变仅做同步用；每比
特的值根据其开始边界是否发生跳变决定，每 比特开始除出现电平跳变表示二进制“0”，不发 生跳变表示二进制“1” 。
位同步包括内同步和外同步。
字符同步包括同步和异步。
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
10
2.6 什么是异步传输与同步传输？ 其主要差别是什么？
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
11
异步传输即把各个字符分开传输，字符与字符 之间插入同步信息。这种方式也叫起止式，
异步传输不适合于传送大的数据块，例如磁盘 文件。同步传输在传送连续的数据块时比异步 传输更有效。按这种方式，发送方在发送数据 之前先发送一串同步字符SYN（编码为），接 收方只要检测到两个以上SYN字符确认已进入 同步状态，准备接收数据，随后双方以同一频 率工作（数字数据信号编码的定时作用也表现 在这里），直到传送完指示数据结束的控制字 符。这种方式仅在数据块前加入控制字符SYN， 所以效率更高，但实现起来较复杂。在短距离 高速数据传输中，多采用同步传输方式。
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
14
2.8 什么是调制？解释常用的三种 调制方式。优缺点是什么？
2021年3月15日星期
一
第三讲物理层
15
（1）调幅（AM，Amplitude Modulation）
调幅即指载波的振幅随计算机送出的基带数字信号变化而变化。例如 数字信号0对应与无载波输出，1对应与有载波输出。调幅也可以表述
数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号 是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟 信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为 数字信号。其主要优点在于数字信号只取有离散值， 在传输过程中即使受到噪声的干扰，只要没有畸变到 不可辨识的程度，均可用信号再生的方法进行恢复， 也即信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地 利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求 的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。
2
2.2 什么是模拟通信，什么是数字 通信？模拟传输和数字传输各有何 优缺点？
2021年3月15日星期
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模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模 拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号 时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟 信号。其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在 传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放 大时噪声也会放大。
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2.7 数据信息的调制编码有几种形 式?优缺点是什么？
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不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）NRZ 码规定用负电平表示“0”，用正电平表示“1” 。 接收端无法确定每个比特从什么时候开始，什
么时候结束。
• 其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再 生中继方式，能够消除噪音，这样通信质量便不受距离的 影响，可高质量地进行远距离通信。
• 此外，它还具有适应各种通信业务要求（如电话、电报、 图像、数据等），便于实现统一的综合业务数字网，便于 采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信 网的计算机管理等优点。
通信是为了交换信息（Information）。 信息的载体可以是数字、文字、语音、 图形和图像，我们常称它们为数据 （Data）。数据是对客观事实进行描述 与记载的物理符号。信息是数据的集合、 含义与解释。
信号（Signal）是数据的电磁波表示形 式。
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（1）单工通信方式。
• 在单工信道上信息只能在一个方向传送。发送方不能接收，接受 方不能发送。无线电广播和电视广播都是单工传送的例子。
（2）半双工通信方式。
• 在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同 时发送和接收。航空和航海无线电台以及对讲机等都是这种方式 通信的。这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，又有双向 传送信息的能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工便宜。 在要求不很高的场合，多采用这种通信方式。
（3）全双工通信方式。
• 这是一种可同时进行信息的传递的通信方式。现代的电话通信都 是采用这种方式。其要求通信双方都有发送和接收设备，而且要 求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备较昂贵。
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2.5 为什么研究同步技术？它包括哪 俩方面？实现方法是什么？
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在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上 保持步调一致，亦即同步，才能准确的传送信 息。
要求接收端根据发送数据的起止时间和时钟频 率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个 过程叫位同步或码元同步。在传送由多个码元 组成的字符以及由许多字符组成的数据块时， 通信双方也要就信息的起止时间取得一致，这 个过程叫字符同步。
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2.3 为什么数字化是今后通信的发 展方向？
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1。数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：
• 首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪 声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通 信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的， 只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲 的有无，以保证通信的可靠性。
• 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向 着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必 将取代模拟通信。
2. 数字机比模拟机使用更广泛
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2.4 什么是单工、半双工、全双工 通信？他们分别在哪些场合下使用？
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曼氏编码（Manchester）自带同步信号，在曼 氏编码中每个比特持续时间分为两半。前一半
时间为反码，后一半时间为原码。
差分曼氏编码（Difference Manchester）是 对曼氏编码的改进。它与曼氏编码的不同之处
主要是：每比特的中间跳变仅做同步用；每比
特的值根据其开始边界是否发生跳变决定，每 比特开始除出现电平跳变表示二进制“0”，不发 生跳变表示二进制“1” 。
位同步包括内同步和外同步。
字符同步包括同步和异步。
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2.6 什么是异步传输与同步传输？ 其主要差别是什么？
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异步传输即把各个字符分开传输，字符与字符 之间插入同步信息。这种方式也叫起止式，
异步传输不适合于传送大的数据块，例如磁盘 文件。同步传输在传送连续的数据块时比异步 传输更有效。按这种方式，发送方在发送数据 之前先发送一串同步字符SYN（编码为），接 收方只要检测到两个以上SYN字符确认已进入 同步状态，准备接收数据，随后双方以同一频 率工作（数字数据信号编码的定时作用也表现 在这里），直到传送完指示数据结束的控制字 符。这种方式仅在数据块前加入控制字符SYN， 所以效率更高，但实现起来较复杂。在短距离 高速数据传输中，多采用同步传输方式。
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2.8 什么是调制？解释常用的三种 调制方式。优缺点是什么？
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（1）调幅（AM，Amplitude Modulation）
调幅即指载波的振幅随计算机送出的基带数字信号变化而变化。例如 数字信号0对应与无载波输出，1对应与有载波输出。调幅也可以表述
数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号 是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟 信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为 数字信号。其主要优点在于数字信号只取有离散值， 在传输过程中即使受到噪声的干扰，只要没有畸变到 不可辨识的程度，均可用信号再生的方法进行恢复， 也即信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地 利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求 的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。
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2.2 什么是模拟通信，什么是数字 通信？模拟传输和数字传输各有何 优缺点？
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模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模 拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号 时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟 信号。其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在 传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放 大时噪声也会放大。
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不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）NRZ 码规定用负电平表示“0”，用正电平表示“1” 。 接收端无法确定每个比特从什么时候开始，什
么时候结束。
• 其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再 生中继方式，能够消除噪音，这样通信质量便不受距离的 影响，可高质量地进行远距离通信。
• 此外，它还具有适应各种通信业务要求（如电话、电报、 图像、数据等），便于实现统一的综合业务数字网，便于 采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信 网的计算机管理等优点。