育儿心得分享个月宝宝要注意什么

2.1物理层的基本概念物理层是向数据链路层提供服务的，它的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

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。

规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

当前第1页\共有69页\编于星期日\13点2.2数据通信的基础知识2.2.1数据通信系统的模型2.2.2有关信道的几个基本概念2.2.3信道的最高码元传输速率2.2.4信道的极限信息传输速率当前第2页\共有69页\编于星期日\13点2.2.1数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机当前第3页\共有69页\编于星期日\13点几个术语数据(data)——运送信息的实体。信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。“模拟的”(analogous)——连续变化的。“数字的”(digital)——取值是离散数值。调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。当前第4页\共有69页\编于星期日\13点模拟的和数字的数据、信号模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号数字发送器当前第5页\共有69页\编于星期日\13点2.2.2有关信道的几个基本概念

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。

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。

宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。当前第6页\共有69页\编于星期日\13点2.2.3信道的最高码元传输速率任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。当前第7页\共有69页\编于星期日\13点数字信号通过实际的信道失真不严重失真严重实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)当前第8页\共有69页\编于星期日\13点奈氏（Nyquist）准则理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaudW是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)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。Baud是波特，是码元传输速率的单位，1波特为每秒传送1个码元。不能通过能通过0频率(Hz)W(Hz)当前第9页\共有69页\编于星期日\13点另一种形式的奈氏准则理想带通特性信道的最高码元传输速率=WBaudW是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz)每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒1个码元。不能通过能通过0频率(Hz)W(Hz)不能通过当前第10页\共有69页\编于星期日\13点波特(Baud)和比特(bit)波特率指单位时间所传送的码元数目，或者表示信号调制过程中单位时间内调制信号波形的变换次数。单位为波特(Baud)。

比特率与波特率的关系

比特率Rb和波特率RB统称为系统的传输速率。在不同的信号调制系统中，每个码元所载的比特是不同的。例如，二进制数字传输中一个码元可携带一个bit，八进制数字传输中，一个码元可载三个bit。一般而言，每个码元脉冲可代表log2M个M进制bit。即，比特率与波特率的关系为Rb=RBlog2Mbps例：如M=4，RB=1200Baud，则信息传输速率Rb=1200log24=2400bps当前第11页\共有69页\编于星期日\13点2.2.4信道的极限信息传输速率香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。信道的极限信息传输速率C可表达为C=Wlog2(1+S/N)b/sW为信道的带宽（以Hz为单位）；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。当前第12页\共有69页\编于星期日\13点香农公式表明信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。若信道带宽W或信噪比S/N没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率C也就没有上限。实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。当前第13页\共有69页\编于星期日\13点2.3物理层下面的传输媒体传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。在导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播，而非导向传输媒体就是指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。当前第14页\共有69页\编于星期日\13点2.3.1导向传输媒体双绞线：把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线。屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)无屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)

铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP当前第15页\共有69页\编于星期日\13点什么是近端串扰当电流在一条导线中流通时，会产生一定的电磁场，干扰相邻导线上的信号。频率越高这种影响就越大。双绞线就是利用两条导线绞合在一起后，因为相位相差180度的原因而抵消相互间的干扰的。绞距越紧则抵消效果越佳，也就越能支持较高的数据传输速率。

近端串扰是指在与发送端处于同一边的接收端处所感应到的从发送线对感应过来的串扰信号。在串扰信号过大时，接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰信号。当前第16页\共有69页\编于星期日\13点2.3.1导向传输媒体同轴电缆：由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层所组成。50同轴电缆75同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体当前第17页\共有69页\编于星期日\13点同轴电缆分类通常按特性阻抗数值的不同，将同轴电缆分为两类：（1）50同轴电缆又称为基带同轴电缆。在传输基带数字信号时，可以有多种不同的编码方法。常用的两种编码方法，即：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。（2）75同轴电缆又称为宽带同轴电缆。在计算机通信中，“宽带系统”是指采用了频分复用和模拟传输技术的同轴电缆网络。当前第18页\共有69页\编于星期日\13点三种常用的编码方法当前第19页\共有69页\编于星期日\13点光缆光缆通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细，其直径只有8~100m。正是这个纤芯用来传导光波。包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。当前第20页\共有69页\编于星期日\13点光纤折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯当前第21页\共有69页\编于星期日\13点光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射当前第22页\共有69页\编于星期日\13点多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一临界角度，就可产生全反射。因此可存在许多不同入射角度的光线在一条光纤中传输。这种光纤称为多模光纤。光在多模光纤中传输会逐渐展宽，只适合于近距离的传输。当前第23页\共有69页\编于星期日\13点多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲单模光纤当光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤可使光线一直向前传播而不产生多次反射，这样的光纤称为单模光纤。单模光纤的纤芯和细，造价较高，且光源昂贵，但损耗较小，适合远距离传输。当前第24页\共有69页\编于星期日\13点光纤的特点1、通信容量大。2、传输损耗小，中继距离长，远距离传输经济。3、抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。4、无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。5、体积小，重量轻。6、光纤对接需专用设备，光电接口也较贵。当前第25页\共有69页\编于星期日\13点2.3.2非导向传输媒体无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。地面微波接力通信卫星通信

当前第26页\共有69页\编于星期日\13点地面微波接力通信优点：微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大；微波传输质量较高；建设投资少，见效快。缺点：相邻站之间必须直视，不能有障碍物；微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差；对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。当前第27页\共有69页\编于星期日\13点卫星通信通信方法是在地球站之间利用位于约36000公里高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信。卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。卫星通信的另一特点就是具有较大的传播时延。当前第28页\共有69页\编于星期日\13点2.4模拟传输与数字传输2.4.1模拟传输系统2.4.2调制解调器2.4.3数字传输系统当前第29页\共有69页\编于星期日\13点2.4.1模拟传输系统长途干线采用频分复用FDM的传输方式FDM(FrequencyDivisionMultiplexing)目前我国长途通信线路已实现了数字化，因而现在的模拟通信电路就只剩下从用户电话机到市话交换机之间的这一段几公里长的用户线上。当前第30页\共有69页\编于星期日\13点2.4.2调制解调器出现差错010010100还原后的数据t接收到的失真信号010011100t发送的基带信号t采样时刻数据经过模拟传输系统后会出现差错当前第31页\共有69页\编于星期日\13点1、调制解调器的作用调制解调器（modem）包括：调制器：把要发送的数字信号转换为频率范围在300~3400Hz之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。解调器：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。调制器的作用就是个波形变换器，它把基带数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波形。解调器的作用就是个波形识别器，它将经过调制器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。当前第32页\共有69页\编于星期日\13点2、几种最基本的调制方法

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变化。010011100基带信号调幅调频调相当前第33页\共有69页\编于星期日\13点一种正交调制QAM可供选择的相位有12种，而对于每一种相位有1或2种振幅可供选择。由于4bit编码共有16种不同的组合，因此这16个点中的每个点可对应于一种4bit的编码。若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。

r(r,)当前第34页\共有69页\编于星期日\13点3、调制解调器的速率目前调制解调器的信息传输速率已很接近于香农的信道容量极限了。要提高信息传输速率，只能设法提高信噪比。在电话的用户线上，最大的噪声来自模拟到数字的模数转换所带来的量化噪声。当前第35页\共有69页\编于星期日\13点产生量化噪声的地方A2/4A/DA/DD/AD/A数字信号数字信号交换机1交换机2V.3433.6kb/s调制解调器BD/AA/D4/2V.3433.6kb/s调制解调器产生量化噪声产生量化噪声使用V.34调制解调器（33.6kb/s）

产生量化噪声产生量化噪声用户环路模拟信号用户环路模拟信号当前第36页\共有69页\编于星期日\13点产生量化噪声的地方（续）使用V.90调制解调器（56kb/s）

A2/4A/DA/D交换机因特网服务提供者V.9056kb/s调制解调器D/AV.9056kb/s调制解调器数字信号数字信号至因特网（数字信号）用户环路模拟信号仅在此处产生量化噪声仅在此处产生量化噪声当前第37页\共有69页\编于星期日\13点调制解调器使用异步通信方式数据通信可分为同步通信和异步通信两大类：

同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致。发送端发送连续的比特流。当接收端的判决点移动的时间超过码元宽度的一半时(本来判决点应当处于每一个码元的中间)，就要产生差错，这就是所谓的滑动(slip)。

异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。异步通信的通信开销较大，但接收端可使用廉价的、具有一般精度的时钟来进行数据通信。当前第38页\共有69页\编于星期日\13点数字传输系统为了将模拟电话信号转变为数字信号，必须先对电话信号进行采样。根据采样定理，只要采样频率不低于电话信号最高频率的2倍，就可以从采样脉冲信号无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的最高频率为3.4kHz，为方便起见，采样频率就定为8kHz，相当于采样周期为125s。当前第39页\共有69页\编于星期日\13点数字传输系统现在的数字传输系统均采用脉码调制

PCM（PulseCodeModulation）体制。采样周期Tt信号t采样1001001111000010t编码t解码t还原当前第40页\共有69页\编于星期日\13点时分复用

为了有效地利用传输线路，可将多个话路的PCM信号用时分复用

TDM的方法装成时分复用帧，然后发送到线路上。2.048Mb/s传输线路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1…………时分复用帧TCH0CH1CH2…CH15CH16CH17CH30CH31CH0…8bitt时分复用帧时分复用帧T=125s15个话路15个话路当前第41页\共有69页\编于星期日\13点2.5信道复用技术2.5.1频分复用、时分复用和统计时分复用2.5.2波分复用2.5.3码分复用当前第42页\共有69页\编于星期日\13点2.5.1频分复用、时分复用和统计时分复用频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。频率时间频率1频率2频率3频率4频率5当前第43页\共有69页\编于星期日\13点2.5.1频分复用、时分复用和统计时分复用时分复用：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。在

TDM

帧中的位置不变频率时间BCDBCDBCDBCDAAAATDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧当前第44页\共有69页\编于星期日\13点时分复用可能会造成线路资源的浪费ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户当前第45页\共有69页\编于星期日\13点统计时分复用STDM用户ABCDabcdttttt3个STDM帧#1④③②①acbabbcacd#2#3统计时分复用改进的时分复用，明显地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用这种统计时分复用。当前第46页\共有69页\编于星期日\13点2.5.2波分复用波分复用就是光的频分复用。1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km当前第47页\共有69页\编于星期日\13点2.5.3码分复用常用的名词是码分多址CDMA，每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。

当前第48页\共有69页\编于星期日\13点码片序列(chipsequence)每个站被指派一个惟一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit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8bit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。为了方便，将码片中的0写为-1，1写为+1。S站的码片序列：(-1-1-1+1+1-1+1+1)CDMA的重要特点：每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交。当前第49页\共有69页\编于星期日\13点码片序列的正交关系令向量S表示站S的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(innerproduct)都是0。且向量S和各站码片反码的向量的内积也为0。任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积是1，且一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。当前第50页\共有69页\编于星期日\13点CDMA的工作原理假定X站要接收S站发送的数据，需将收到的信号（各站发送的码片序列之和）与码片向量S求内积结果是：（1）其他站的信号都被过滤掉，只剩下S站发送的信号；（2）当S站发送比特1，内积=+1；（3）当S站发送比特0，内积=-1。当前第51页\共有69页\编于星期日\13点CDMA的工作原理S站的码片序列S110ttttttm个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx规格化内积S

Sx规格化内积S

Tx数据码元比特发送端接收端当前第52页\共有69页\编于星期日\13点2.6同步光纤网SONET和同步数字系列SDH旧的数字传输系统存在着许多缺点。其中最主要的是以下两个方面：（1）速率标准不统一：如果不对数字传输速率进行标准化，国际范围的高速数据传输就很难实现。

（2）不是同步传输：在过去相当长的时间，为了节约经费，各国的数字网主要是采用准同步方式。当前第53页\共有69页\编于星期日\13点

同步光纤网SONET同步光纤网SONET(SynchronousOpticalNetwork)的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟（其精度优于±1×10-11）。其传输速率是以51.84Mb/s基础。此速率对于电信号则称为第1级同步传送信号STS-1。此速率对于光信号则称为第1级光载波OC-1。当前第54页\共有69页\编于星期日\13点同步数字系列SDHITU-T以美国标准SONET为基础，制订出国际标准同步数字系列SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。SDH的基本速率为155.52Mb/s，称为第1级同步传递模块(SynchronousTransferModule)，即STM-1，相当于SONET体系中的OC-3速率。SDH/SONET标准的制定，使北美、日本和欧洲这三个地区三种不同的数字传输体制获得了统一。当前第55页\共有69页\编于星期日\13点2.7物理层标准举例一、EIA-232-E接口标准EIA-232上DTE和DCE之间的接口标准。DTE是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。DCE是数据电路端接设备，它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。当前第56页\共有69页\编于星期日\13点DTE通过DCE与通信传输线路相连DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境注：为了减轻数据处理设备用户的负担，就必须对DTE和DCE的接口进行标准化，这种接口标准就是所谓的物理层协议。当前第57页\共有69页\编于星期日\13点EIA-232的主要特点

机械特性：使用25根引脚的DB-25插头座。分2排：13根和12根。插头在DTE上，插座在DCE上。

电气特性：采用负逻辑。逻辑0用+3V或更高的电压，逻辑1用-3V或更低的电压。逻辑0相当于接通，逻辑1相当于断开。最大传输数率为20kb/s；电缆的最大长度不超过15m。

功能特性：规定了什么电路应当连接到25根引脚中哪一根以及该引脚的作用。

规程特性：与CCITT的V.24建议书一致。规定各事件发生的次序。当前第58页\共有69页\编于星期日\13点DB-25和DB-9的外形当前第59页\共有69页\编于星期日\13点EIA-232的信号定义(1)保护地(2)发送数据(3)接收数据(4)请求发送(5)允许发送(6)DCE就绪(7)信号地(8)载波检测(20)DTE就绪(22)振铃指示DTEDCE计算机或终端调制解调器当前第60页\共有69页\编于星期日\13点两个DTE通过DCE进行通信的例子EIA-232/V.24

接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24

接口调制解调器网络当前第61页\共有69页\编于星期日\13点（1）当DTE-A要和DTE-B进行通信时，就将引脚20“DTE就绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A传送电话号码信息。

（2）DCE-B将引脚22“振铃指示”置为ON，表示通知DTE-B有入呼叫信号到达。DTE-B就将其引脚20“DTE就绪”置为ON。DCE-B接着产生载波信号，并将引脚6“DCE就绪”置为ON，表示已准备好接收数据。

（3）当DCE-A检测到载波信号时，将引脚8“载波检测”和引脚6“DCE就绪”都置为ON，以便使DTE-A知道通信电路已经建立。DT