物理层技术课件

物理层技术课件汇报人：小无名13contents目录物理层概述传输介质与特性数字信号与模拟信号调制与解调技术数据编码与差错控制物理层接口与标准01物理层概述物理层是OSI模型中的最低层，负责在通信设备之间传输原始比特流。物理层定义提供物理连接、传输比特流、定义接口标准、管理物理介质等。物理层功能物理层定义与功能OSI（OpenSystemsInterconnection）模型是一个网络通信框架，分为7个层次，从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。物理层位于OSI模型的最底层，是网络通信的基础，与通信介质直接相连。物理层在OSI模型中的位置物理层位置OSI模型数据通信基础数据通信是指通过传输介质在通信设备之间传输数据的过程，涉及信号、编码、调制、传输等多个方面。物理层与数据通信的关系物理层是数据通信的基础，负责在通信设备之间建立物理连接，传输原始比特流。同时，物理层还需要解决信号编码、调制、传输等问题，确保数据的可靠传输。物理层与数据通信基础02传输介质与特性

有线传输介质双绞线由两根互相绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起组成，传输距离较短，通常用于局域网连接。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，传输距离较远，常用于电视信号传输。光纤利用光导纤维传输光信号，具有传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、不受电磁干扰等优点，适用于长距离、高速率的数据传输。电磁波通过自由空间传播的电磁波进行通信，包括无线电波、微波、红外线等，适用于移动通信、卫星通信等场景。光波通过大气或外层空间传播的光波进行通信，包括可见光、激光等，适用于短距离、高速率的数据传输。无线传输介质光纤的传输速度最快，其次是同轴电缆和双绞线；无线传输介质中，电磁波和光波的传输速度受多种因素影响。传输速度光纤和同轴电缆的传输距离较远，双绞线的传输距离较短；无线传输介质的传输距离受环境因素影响较大。传输距离光纤的抗干扰能力最强，同轴电缆次之，双绞线最差；无线传输介质中，电磁波的抗干扰能力较弱。抗干扰能力双绞线的成本最低，同轴电缆和光纤的成本较高；无线传输介质的成本因具体技术而异。成本传输介质特性比较03数字信号与模拟信号数字信号是在离散时间点上取值的信号，与连续时间信号相对应。离散时间信号数字信号通过对模拟信号进行采样、量化和编码等处理得到，其中量化是将连续幅度值转换为离散的幅度值。量化处理数字信号可以用二进制数表示，如0和1，方便计算机等数字设备进行处理和传输。数字信号的表示数字信号基本概念模拟信号是在连续时间范围内变化的信号，其幅度和频率都可以是连续的。连续时间信号模拟信号的传输模拟信号的表示模拟信号在传输过程中容易受到噪声干扰，导致信号质量下降。模拟信号可以用连续变化的物理量表示，如电压、电流等。030201模拟信号基本概念数模转换（D/A转换）将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换，是模数转换的逆过程。转换器的性能指标模数转换器和数模转换器的性能指标包括分辨率、转换精度、转换速度等。模数转换（A/D转换）将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换，包括采样、量化和编码三个步骤。数字信号与模拟信号转换04调制与解调技术调制是将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号的过程。调制技术通过改变载波的振幅、频率或相位等参数，将基带信号的信息嵌入到载波中，实现信号的传输。调制技术原理根据调制参数的不同，调制技术可分为振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。其中，振幅调制是通过改变载波的振幅来传递信息；频率调制是通过改变载波的频率来传递信息；相位调制是通过改变载波的相位来传递信息。调制技术分类调制技术原理及分类解调是将已调信号还原为基带信号的过程。解调技术通过检测已调信号的振幅、频率或相位等参数的变化，提取出基带信号的信息，实现信号的接收。解调技术原理根据解调方法的不同，解调技术可分为相干解调和非相干解调。相干解调需要利用与发送端相同的载波进行解调，而非相干解调则不需要。此外，根据解调信号的性质，解调技术还可分为模拟解调和数字解调。解调技术分类解调技术原理及分类调制解调器工作原理调制解调器（Modem）是一种将数字信号转换为模拟信号进行传输，以及在接收端将模拟信号还原为数字信号的装置。在发送端，调制解调器将计算机输出的数字信号转换为适合在电话线上传输的模拟信号；在接收端，调制解调器将接收到的模拟信号还原为数字信号，供计算机处理。调制解调器应用调制解调器广泛应用于远程通信、计算机网络等领域。例如，在计算机网络中，调制解调器是实现计算机之间远程通信的关键设备之一。通过调制解调器，计算机可以通过电话线、光纤等传输介质与其他计算机进行数据传输和交换。调制解调器工作原理及应用05数据编码与差错控制电平的一次翻转表示一个数据位，简单高效，但无法直接提取同步信号。非归零编码（NRZ）归零编码（RZ）曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码信号电平在一个数据位内都要恢复到零，可以直接提取同步信号，但频带利用率低。每位中间都有跳变，既可作为时钟信号，又可作为数据信号，但带宽增加了一倍。每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示数据，抗干扰能力强。数据编码方式及特点通过一定的算法在数据接收端检测出传输过程中的错误，但不能纠正错误。检错法不仅能检测出错误，还能自动纠正错误，但需要增加冗余位。纠错法同时采用检错法和纠错法，对于某些错误可以纠正，对于不能纠正的错误可以检测出来。混合纠错检错法差错控制方法及应用奇偶校验码在数据后面添加一个校验位，使得整个数据的1的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）。循环冗余校验码（CRC）利用除法及余数的原理来作错误检测的。发送端计算CRC值并附加在数据后面，接收端重新计算CRC值并与接收到的CRC值比较，若不同则表明出错。海明码在数据中间插入若干校验位，通过扩大码距来提高纠错能力。不仅能发现错误，还能指出错误位置。常见差错控制编码介绍06物理层接口与标准铜线接口以铜质线缆为传输介质，成本较低，但传输距离和带宽相对有限。光纤接口以光信号为传输介质，具有传输距离远、带宽高、抗干扰能力强等特点。无线通信接口通过空气或真空中的电磁波进行通信，具有灵活性和移动性。物理层接口类型及特点常见物理层接口标准介绍包括10Base-T、100Base-T、1000Base-T等，定义了不同速率下以太网物理层接口的标准。以太网接口标准定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间的物理层接口标准，采用不平衡传输方式。EIA/TIA-232标准定义了差分信号传输的接口标准，具有较高的抗干扰能力和传输距离。EIA/TIA-422与EIA/TIA-485标准123使用光纤跳线将两个设备的光纤接口连接起来，注意光纤类型（单模或