计算机物理层
物理层1计算机,网络。设置
1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963提出
RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969提出RS-232C。用于DTE/DCE之间的接口。
机械特性：25芯连接器，DTE为插头，DCE为插座。 电气特性：采用非平衡型电气特性，低于-3V为“1”， 高于+4V为“0”，最大20Kbps,最长15m。
机械特性
主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物理连 接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。 常用的标准接口
ISO 2110，25芯连接器，EIA RS-232-C，EIA-RS-366-A ISO 2593，34芯连接器，V.35带宽MODEM
ISO 4902，37芯和9芯连接器，EIA RS-449
改进：重新设计，X.21；以RS-232-C为基础改
进，1977年提出了RS-499。
RS-232-C的功能特性
典型的物理层标准接口： EIA RS-499/422-A/423-A
典型的物理层标准接口： EIA RS-499/422-A/423-A
典型的物理层标准接口： CCITT X.21
5 4
应用层 传输层
3
网络层
2 数据链路层 1 物理层
主机和通信设备都有物理层
R1 H1 电话网 R2 R3 H2
局域网
广域网
局域网
应用层
应用层
传输层
网络层 网络层 网络层 网络层
传输层
网络层
数链层
物理层
数链层
物理层
数链层
物理层
数链层
物理层
数链层
物理层
计算机网络技术体系架构
计算机网络技术体系架构计算机网络技术是现代信息技术的重要组成部分，它涉及到数据的传输、处理和存储等多个方面。
一个完整的计算机网络技术体系架构通常包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层等多个层次。
下面将详细介绍这些层次的功能和作用。
物理层物理层是网络体系结构的基础，主要负责在物理媒介上传输原始的比特流。
这一层包括了电缆、光纤、无线电波等传输媒介，以及与之相关的信号调制、编码和解码技术。
物理层的设备包括集线器、中继器等，它们负责信号的放大和转发。
数据链路层数据链路层位于物理层之上，负责在相邻的网络设备之间建立、维护和终止数据链路。
这一层的主要功能包括帧的封装、错误检测和纠正、流量控制等。
数据链路层的设备包括网桥和交换机，它们可以过滤和转发数据帧。
网络层网络层是整个网络体系架构中的核心，负责在多个网络之间进行数据包的传输和路由选择。
网络层的主要功能包括IP地址分配、路由协议、数据包的分段和重组等。
网络层的设备包括路由器，它们根据路由表来决定数据包的转发路径。
传输层传输层位于网络层之上，负责在端到端的通信过程中提供可靠的数据传输服务。
这一层的主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
TCP提供可靠的、面向连接的服务，而UDP则提供不可靠的、无连接的服务。
传输层负责数据的分段、重组、流量控制和拥塞控制。
会话层会话层负责在网络通信中建立、管理和终止会话。
它提供了一种机制，使得通信的两个端点能够在一个会话中进行数据交换。
会话层的功能包括会话建立、数据同步、会话恢复等。
表示层表示层负责数据的表示、编码和解码。
它确保发送的数据能够被接收端正确理解。
表示层的功能包括数据格式转换、数据压缩、加密和解密等。
应用层应用层是最接近用户的一层，它提供了网络服务和应用程序之间的接口。
应用层包括了各种网络应用和服务，如Web服务、电子邮件、文件传输等。
应用层的协议包括HTTP、FTP、SMTP等。
计算机网络原理 物理层接口与协议
计算机网络原理物理层接口与协议物理层位于OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。
物理层的传输单位为比特。
物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。
物理层协议规定了与建立、连接和释放物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规和程性的特性。
其作用是确保比特流能在物理信道上传输。
图3-1 DTC-DCE接口ISO对OSI模型的物理层所做的定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。
比特流传输可以采用异步传输，也可以采用同步传输完成。
另外，CCITT在X.25建议书第一级（物理级）中也做了类似的定义：利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
这里的DTE(Date Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE(Date Circuit Terminating Equipment 或Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入接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-DCE的接口框如图3-1所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。
物理层协议规定了标准接口的机械连接特性、电气信号特性、信号功能特性以及交换电路的规程特性，这样做的主要目的，是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。
使各个厂家的产品都能够相互兼容。
1．机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。
图3-2 常见连接机械特征图形3-2列出了各类已被ISO标准化了的DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
课程代码4741计算机网络原理第三章 物理层
• 地球同步卫星
• • • • • 与地面站相对固定位置 使用三颗卫星即可覆盖全球 传输延迟时间长（≈270ms） 广播式传输 应用领域：
• • • • 电视传输 长途电话 专用网络 广域网
35,784 km
地球
3.2.5传输介质的选择
• 传输介质的选择取决于以下诸因素：网 络拓扑的结构、实际需要的通信容量、 可靠性要求、能承受的价格范围。
R=(1/T).log2N(bps) = (1/T)(Baud)=B
-5v=0
1 0 1
-5v=1
0 1 1 0 1
1个码元取2个离散值，发送8个码元等于发 送了8位
-5v =00 -2.5v=01 +2.5v=10 +5v =11 11 00 00 10 01 10 00 01
t
1个码元取4个离散值，发送8个码元等于发 送了16位
ISO标准化了DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和 排列方式。一般来说，DTE的连接器常用插针形 式，其几何尺寸与DCE连接器相配合.
2．电气特征
物理层的电气特征规定了导线的电气连接及有 关电路的特性，DTE与DCE接口的各根导线（也 称电路）的电气连接方式有非平衡方式、采用差 动接收器的非平衡方式和平衡方式三种。
• 常用传输介质的比较
传输介质
双绞线 50Ω 同轴电缆 75Ω 同轴电缆 光纤 微波
传输方式
宽带 基带 基带
速率/ 工作频带
≤1Gb/s
传输距离
模拟: 10km 数字: 500m
性能
较好 较好
价格
低 较低
应用
模拟/数字 信号传输 基带数字信 号 模拟电视、 数据及音频 远距离高速 数据传输 远程通信
ch2- 物理层 计算机网络简明教程(谢希仁)(共57张PPT)
TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带
宽度。
时分复用
频率
A 在 TDM 帧中 的位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
几种最基本的调制方法
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至 有直流成分，而许多信道并不能传输这种低 频分量或直流分量。为了解决这一问题，就 必须对基带信号进行调制(modulation)。
最基本的二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而
码片序列(chip sequence)
每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。
如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。 如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。
例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。
发送比特 1 时，就发送序列 00011011， 发送比特 0 时，就发送序列 11100100。
的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
频率
频率 5 频率 4 频率 3 频率 2 频率 1
时间
时分复用TDM (Time Division Multiplexing)
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧 （TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧 中占用固定序号的时隙。
时间
时分复用
频率
B 在 TDM 帧中
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。
计算机专业基础综合计算机网络(物理层)历年真题试卷汇编1
计算机专业基础综合计算机网络（物理层）历年真题试卷汇编1(总分：88.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：32，分数：64.00)1.数据传输速率是指____。
【北京科技大学2004年】（分数：2.00）A.每秒传输的字节数B.电磁波在传输介质上的传播速率C.每秒传输的比特数√D.每秒传输的码元个数解析：解析：考查物理层相关基本概念。
数据传输速率是计算机网络中非常重要的一个概念。
它和第一章中的带宽是同义词，指每秒传输的比特数，单位为bit／s。
码元传输速率指每秒能传输的码元数，单位为Baud(波特)。
另外，数据传输速率并不就是电磁波在传输介质上的传输速率，后者的单位为m／s，两者是完全不同的概念。
2.在同一时刻，通信双方可以同时发送数据的信道通信模式是____。
【西安电子科大2005年】（分数：2.00）A.半双工通信B.单工通信C.数据报D.全双工通信√解析：解析：考查物理层的通信模式。
物理层的数据通信模式有三种：单工通信、半双工通信、全双工通信。
在全双工通信中，通信的双方可以同时发送和接收信息，因此选D。
3.一个码元传输速率为300Baud的信道，如果采用4元制，则其信：道的传输速率为____。
【重庆大学2005年】（分数：2.00）A.300bit／sB.600bit／s √C.1200bit／sD.2400bit／s解析：解析：考查物理层的相关基本概念。
当采用4元制时，一个码元携带2bit的信息，则信息的传输速率为300×2bit／s=600bit／s，因此选B。
4.利用模拟通信信道传输数字信号的方法称为____。
【华中科技大学2001年】（分数：2.00）A.同步传输B.异步传输C.基带传输D.频带传输√解析：解析：考查数据通信方式。
将基带信号直接传送到通信线路上的传输方式称为基带传输。
将基带信号经过调制后送到通信线路上的方式称为频带传输。
5.采用8个相位的调相传输其码元，传输速率为200Baud，则数据传输率为____。
计算机网络(第5版)课后习题答案：第2章 物理层
第二章物理层2-01 物理层要解决哪些问题？物理层的主要特点是什么？答：物理层要解决的主要问题：（1）物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
（2）给其服务用户（数据链路层）在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流（一般为串行按顺序传输的比特流）的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
（3）在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层的主要特点：①由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械、电气、功能和过程特性。
②由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
2-02 归层与协议有什么区别？答：规程专指物理层协议。
2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答：源点：源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够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信息。
终点又称为目的站。
传输系统：信号物理通道。
2-04 试解释以下名词：数据，信号，模拟数据，模拟信号，基带信号，带通信号，数字数据，数字信号，码元，单工通信，半双工通信，全双工通信，串行传输，并行传输。
答：数据：是运送信息的实体。
信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据：运送信息的模拟信号。
模拟信号：连续变化的信号。
基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。
像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
计算机网络 CH3 物理层
第 3 章 物理层பைடு நூலகம்
第 3 章 物理层
3.1 物理层基本功能 3.2 常用传输介质的接口特性
3.2.1 RJ-45的接口特性 3.2.2 BNC接口特性 3.2.3 常用光纤接口的特性
3.3 宽带接入技术
3.3.1 xDSL技术 3.3.2 光纤同轴混合网（HFC 网） 3.3.3 FTTx 技术
(2) HFC 网采用结点体系结构
放大器 光纤结点 模拟光纤
头端
服务区
同轴电缆
分路器
服务区
引入线 服务区
(3) HFC 网具有比 CATV 网更宽 的频谱，且具有双向传输功能
下行信道 上行 信道 5 40 50 原有模拟电视 550 数字信号 750 保留 频率(MHz) 1000
(4) 每个家庭要安装一个用户接口盒
3.2.3 常用光纤接口的特性
光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、 ST、FC等几种类型，它们由日本NTT公司开发。FC 是Ferrule Connector的缩写，其外部加强方式是采用 金属套，紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于 10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。 根据光纤从内部可传导光波的不同，分为单模 （传导长波长的激光）和多模（传导短波长的激光） 两种。单模光缆的连接距离可达10公里，多模光缆的 连接距离要短的多，是300米或500米（主要看激光的 不同，产生短波长激光的光源一般有两种，一种是 62.5的，一种是50的） 另外，光缆的接头部分也有两种，一种SC接口为 1GB接口还有一种为LC接口为2GB接口。
3.2.2 BNC的接口特性
BNC 端口输入：通常用于工作站和同轴电缆连 接的连接器，标准专业视频设备输入、输出端口。 BNC电缆有5个连接头用于接收红、绿、蓝、水 平同步和垂直同步信号。BNC接头有别于普通 15针D－SUB标准接头的特殊显示器接口。由R、 G、B三原色信号及行同步、场同步五个独立信 号接头组成。主要用于连接工作站等对扫描频率 要求很高的系统。BNC接头可以隔绝视频输入 信号，使信号相互间干扰减少，且信号频宽较普 通D－SUB大，可达到最佳信号响应效果。
计算机网络中的传输介质与物理层协议
计算机网络中的传输介质与物理层协议计算机网络是由物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层组成的，而其中物理层起到了连接网络设备并传输数据的作用。
物理层通过电缆、光纤等传输介质以及协议来实现网络设备之间的数据传输。
本文将详细介绍计算机网络中的传输介质与物理层协议。
一、传输介质在计算机网络中，传输介质是指用于在不同设备之间传输数据的物质媒介，常见的传输介质包括：1. 电缆电缆是计算机网络中最常用的传输介质之一。
常见的电缆类型有双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线适用于较短距离和低速传输，适用于家庭和小型办公环境。
同轴电缆适用于长距离和高速传输，常用于电视有线网络。
光纤是一种高速、长距离传输的传输介质，由于其抗干扰性好，适合于高速网络环境。
2. 无线信号除了有线电缆外，计算机网络还可以通过无线信号进行数据传输。
常见的无线传输介质有WIFI、蓝牙、红外线等。
无线传输介质适用于移动设备之间的数据传输，具有灵活性和便捷性。
二、物理层协议物理层协议是指在计算机网络中约定设备之间物理连接和数据传输方式的规范。
下面介绍几种常见的物理层协议：1. 以太网协议以太网是目前使用最广泛的局域网传输技术，其物理层协议主要是通过电缆进行数据传输。
根据传输速率的不同，以太网协议分为10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等多种版本。
2. RS-232协议RS-232是一种串行通信协议，常用于计算机和外设之间的连接。
RS-232协议定义了连接设备之间的物理接口和通信规范，适用于较短距离的数据传输。
3. USB协议USB（Universal Serial Bus）是一种用于计算机和外部设备之间的通信接口标准。
USB协议规定了USB接口的物理连接和数据传输方式，具有广泛的应用范围和较高的传输速率。
4. HDMI协议HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种高清晰度多媒体接口标准。