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1、复习题 APRANET采用（）思想解决复杂的计算机网 络问题。 在计算机网络结构中，下层为上层提供（）， 供上层（）。 计算机网络的OSI模型包括几层？ 计算机网络的TCP/IP模型包括哪四层？在折中 的五层结构中把（）分为两层（）和（）。 在计算机网络（五层）模型中，除去物理层， 其它上层数据传到下层需要加入（） 下层数据传到上层需要（）。 同一系统内上下层之间通过（）通信？ 不同系统的对等层之间通过（）通信？ 2 计算机网络计算机网络 第二章第二章 物理层物理层 3 本章要求 1 理解物理层关注的问题 2 了解计算机网络的典型传输介质 3 理解调制解调技术 4 理解多路复用技术 5 了解数
2、字传输系统 6 理解宽带接入技术 本章重点 明确物理层的任务 了解几种常用的信道复用技术； 了解几种常用的宽带接入技术； 5 回顾五层协议的体系结构 ? 0011100101001100110011101011011000011 物理层 数据链路层 网络层 运输层 应用层 物理层 数据链路层 网络层 运输层 应用层 主机主机 物理传输媒体 6 物理层关注主要问题 一句话：用什么来传输0-1比特流？ 问题分析 （1）传输介质问题： 用什么物理介质？传输什么信号？适应什么环境？有什 么传输特点？ （2）数字信号传输问题： 如何将0-1序列变换为相应的传输信号？传输速度多快？ 如何计算？ （3）模拟
3、信号传输问题： 如何将模拟信号变换为相应的数字信号？传输速度多快 ？如何计算？ else 物理层的主要任务 确定与传输媒体接口的有关特性。即： 机械特性：传输介质的物理性质尺寸等； 电气特性：传输电信号范围； 功能特性：某电信号所代表的含义； 过程特性：指明不同功能的各种可能事件的 出现顺序； 8 脉 络 解决问题 多路信号 传输 传输介质 香农定理 调制技术 多路复 用技术 宽带接入 技术 数字传输 系统 通信基础 知识 物理层 物理层关注如何在连接各种计算机的传输媒 体上传输比特流; 物理层作用要尽可能屏蔽掉各种传输媒体和 通信手段的差异; 物理层任务: 确定与传输媒体的接口的一些 特性，
4、如机械特性、电气特性、功能特性、 规程特性。 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 传输介质为谁服务？ 10 物理连接上的传输方式有两种： 并行传输：多个比特同时传输 用于计算机中CPU与内存、高速硬件 之间 串行传输：一个一个比特的按时间顺序传输 用于传输线上，节约成本和空间 物理层要完成串并/并串转换（硬件问题） 物理层基本概念 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 11 传输介质的分类 两类：有线（导向）和无线（非导向） 选择传输介质需要考虑的因素： 价格 安装难易程度 容量 衰减 抗电磁干扰能力 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 12 双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道 计算
5、机网络 2. 物理层：传输媒体 常用的传输介质 13 双绞线 p 屏蔽: STP 、UTP p 绞合度：1-7类（5类） 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 RJ45 14 RJ45 接头排线 RJ45有两种排线标准 T568A T568B 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 查阅+动手？机器接交换机？机器间直连？ 15 同轴电缆 有线电视 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 50 、 75 有线电视系统的标准传输电缆 16 同轴电缆接口 BNC 主机连接细缆（10Base2）的接口标准 AUI 主机连接粗缆（10Base5）的接口标准 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导
6、向 17 光 纤（1） 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 p 光纤通信原理: 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；入射 角足够大，出现全反射。 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 18 光 纤（2 ） p 传输模式：单模和多模 inputoutputsingle-mode fiber inputoutput Multimode fiber 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 多模缺点：距离越远，失真越严重 没有反射，直线传播，失真非常小 19 玻璃封套 塑料外套 玻璃内芯 单芯
7、光缆 多芯光缆 玻璃内芯 塑料外套 玻璃封套 外壳 光 缆（1） 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 多模-红色 单模-黄色 8芯、12芯 2km布线 75km加光放 光 缆（2 ） 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 21 光纤接口 ST插头 SC插头 FC插头 ST插头 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 SC插头 三种连接方法，结合处都有光损耗和反射 ，并且反射的能量会和信号交互作用 22 光纤的性能 价格 光缆及连接器比铜导线昂贵，但价格正在迅速下降 安装费用远远超出其材料费用 安装难易程度 较难 容量 支持极高的带宽 衰减 光缆的衰减极低 抗电磁干扰性 不受电磁波以
8、及高频失真的干扰。 适合于有危险的、高压的或者泄漏信号灵敏性很强的 环境 计算机网络 2. 物理层：传输媒体-导向 23 在空间利用电磁波直接传送和接收信号的媒体 无线电微波红外线 可见光紫外线 X射线 射线 双绞线 同轴电缆 卫星 地面微波 调幅 无线电 调频 无线电 海事 无线电 光纤 电视 (Hz)f (Hz)f LFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF 波段 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 102
9、2 1024 移动 无线电 为了使不同领域在使用电磁波通信时不产生互相干扰， 人们规定了不同领域使用的电磁波的频谱 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 非导向传输媒体 24 目前主要的非导向传输媒体 1. 无线电波 2. 微波 3. 红外线 4. 光波 5. 卫星通信 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 25 1 无线电 104Hz-108Hz 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 电离层 很容易产生 低频部分（a），沿地面传播，穿透性好，1000公里 高频部分（b）短波通信，直线传播，穿透性差，传 输距离远 容易被雨水吸收 抗电磁干扰能力差 多径效应 26 2 微波10
10、8Hz-1010Hz 直线传播要求发射器和接收器精确对齐 穿透性差 频段较高,带宽大,特别适合于卫星通信 容易被水吸收 抗干扰性比短波通信好 地球 地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 两个地面站之间传送 距离：50 -100 km 27 地球 地面发送站地面发送站 地面接收站地面接收站 3 卫 星 1GHz(109)-20GHz 卫星通信本质还是微波通信 卫星作为中继器和放大器 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 28 卫星通信的高度范艾伦带 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 延时 覆盖地球需要 最少卫星
11、数目 高轨道 中轨道 低轨道 29 与地面站相对固定位置 使用3个卫星覆盖全球 卫星通信频带很宽，通信 容量很大 3600036000 公里公里 地球地球 高轨道：地球同步卫星 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 缺点： 传播时延大 适合广播通信 保密性差 30 中间轨道卫星 目前没有被用于通信 应用于卫星导航系统，例 如 GPS（ Global Positioning System）24颗星 北斗卫星导航系统 BDS35颗星 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入 使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新 一代卫
12、星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领 域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情 报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过 20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全 球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统BDS是中国正在实施的自主 研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS 、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用 的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统 。 空间段计划由35颗卫星组成，已发射了17颗卫星， 定位精度10米。 特色：短信功能，每条可以发送120个汉字。 计算机网络 2. 物理层：传
13、输媒体 非导向 32 低轨道卫星 需要大量卫星 地面站不需要大功率 往返延迟小 Example: motorola破产的铱星计划Iridium(77), Globalstar(48) Teledesic- 军事卫星通信系统 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 33 低轨道卫星两种利用形式 Iridium ,在太空转发信号 Globalstar,在地面转发信号 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 34 3 红外线(Infrared,1011- 1014) 既可做点到点通信，也可进行 广播式通信 穿透性差 适合短距离通信 有方向性、便宜并且容易制造 不能穿透坚实的物体 红外通信不能
14、在室外使用 使用红外系统不需要政府授权 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 35 4 光波1014 穿透性差 有方向性 价格便宜 高带宽 不需要授权 不能穿透雨雾 激光波束窄,精确对准 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 36 小 结 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 红外线用于室内短距离通信 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 非导向 37 计算机网络传输介质选择参考 安装一个小型局域网络 选择双绞线、无线或 者同轴电缆 把多个远程站点（如在 WAN上）连接到一起 可以选择光纤 与移动着的计算机连
15、网 无线媒介必不可少 计算机网络 2. 物理层：传输媒体 通信系统中的常见术语简介 消息，数据，信号 信道，信道带宽，比特率，波特率 基带信号 调制，编码 香农定理 39 区分几个术语 消息(Message) 有意义的实体 数据(data) 运送消息的实体 (在计算机中对消息进行编码) 信号(signal) 数据的电气的或电磁的表现 (数据的载体) 例如：声音是消息，用2进制数据来表示，转换成信号来传输 计算机网络 2. 物理层：通信基础知识 40 数据和信号的分类 数据 模拟数据 数字数据 信号 模拟信号 数字信号 模拟的随时间连续变化的 数字的离散的 计算机网络 2. 物理层：通信基础知识 41 通信系统模型中的消息、数据和信号 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 微信消息传输 源系统目的
