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1、2The Physical Layer 物理层2.1 The Theoretical Basis for Data Communication 2.2 Transmission Media 2.3 Wireless Transmission 2.4 The Telephone System 2.5 Narrowband ISDN 2.6 Summary1物理层 The Physical Layerv 物理层在参考模型中的位置物理层是OSI参考模型的最低层，向下直接与物 理传输介质相连接。 物理层不是指与计算机相连接的具体的物理设备 或具体的传输介质；主要考虑的是如何在连接开放系统的传输介质上
2、传输各种数据的比特流。2物理层 The Physical Layerv 物理层与物理传输介质的关系计算机网络可以利用的物理传输介质与传输设备 种类繁多，各种通信技术存在着很大差异，而且各 种新的通信技术快速发展。网络设计中，试图通过设置物理层，来尽可能的 屏蔽这些差异，使数据链路层只须考虑本层的服务 与协议，而不需考虑具体使用了哪些物理传输设备 或传输介质； 实现两个网络设备之间在物理信道上进行二进制 比特流的透明传输，对上层屏蔽物理传输介质的差 异。3物理层 The Physical Layerv 物理层的功能3 物理层管理 ；2 物理服务数据单元的传输 ；1 物理连接的建立、维持和释放；建
3、立：请求通信时，一个实体请求另一个实体建立物理连接 维持：进行通信时，保持两个实体始终处于连接状态 释放：通信结束时，断开两个实体已经建立的物理连接。指完成物理层的某些管理事务，如何时发送、何时接收等。 串行传输：同步传输方式 和 异步传输方式 并行传输4物理层v 物理层的特性数据终端设备并不经常直接通信，它们产生或消耗数据，然后 需要转换成一种能够用于传输的中间形式进行通信。可以是一台终端、微型计算机、打印机、传真机或任何其它产 生或消耗数据的设备。 DTE：数据终端设备（data terminal equipment） ， 是具有一定数据处理能力的发送、接收数据的设备；5物理层v 物理层的
4、特性在任何一个网络中，一个DTE设备产生数字数据并将它传 送给DCE设备，DCE设备将这些转化可以在传输媒体传送的格式 并将转化后的信号发送给网络上另一个DCE设备。第二个DCE设备从线路上接收信号，将信号转化为与它相 连的DTE设备可用的格式，然后转发信息。DCE：数据电路端连接设备，数据终端设备和传输网络之 间的通信接口设备；任何能够通过网络发送和接收模拟或数字 数据的功能单元。v注意：物理层关心的并不是具体物理设备或物理传输介质，而是 关心DTE通过DCE介入通信网的描述和规定，即物理层关心的是 DTE和DCE的接口。 6物理层 The Physical Layerv 物理层的特性规定了
5、物理连接时，接口所用接线器的形状、几何尺寸、引 脚数目、排列方式固定和锁定装置等。如插头、插座几何尺寸等 。 q 机械特性电气特性规定了DTE 和DCE之间多条信号线的连接方式、发 送器和接收器的电气参数，包括信号源输出阻抗、负载输入阻抗 、信号“1”或“0”的电压范围、传输速率和距离的限制等； q 电气特性7物理层 The Physical Layerv 物理层的特性说明接口信号引脚的功能分配和确切的定义；信号线包括：数据线、控制线、定时线和地线等。q 功能特性规定了使用接口线实现数据传输的操作过程，也就是在物 理连接的建立、维持和释放阶段，DTE 和DCE双方在各自电路 上的动作序列。 q
6、 规程特性8物理层v 物理层的标准电子工业协会（EIA）和国际电信联盟电信标准化部（ITU-T） 参与制定了DTE-DCE接口的标准。EIA制订的标准称为EIA-232 ，EIA-442，EIA-449等。v注意：DTE-DCE标准试图定义DTE设备和DCE设备之间连接的机械 、电气以及功能特性。 9物理层标准RS-232-Cq机械特性：D型连接器DB-9 或DB-25。目前绝大多 数计算机使用的是9针的D型连接器。RS-232D规定使 用25针的D型连接器。q电气特性：用低于-3V的电压代表逻辑“1”，高于 +4V的电压代表逻辑“0”。在传送距离不大于15m时 ，最大速率为19.2kb/s。
7、 q功能特性：规定了25针各与哪些电路连接，以及每 个信号的定义。比如针2用于传输数据，则针3用于接 收数据等。vRS-232 电子工业协会EIA制定的标准，常用做Modem接口。q规程特性：协议，事件的合法顺序。10物理层标准RS-232-C和RS-449vRS-232 管脚说明 DB-9DB-25信号名称说明18载波检测（CD）DCE 向DTE表示收到远端来的载波信号22发送数据（TD）DTE 向DCE发送数据33接收数据（RD）DTE 从DCE接收数据420数据终端就绪（DTR）DTE 就绪，通知DCE连接到传输线路57信号地（SIG）公共地线66数据传输设备就绪 (DSR)通知DTE，
8、DCE已经连接到传输线路74请求发送（RTS）DTE 向DCE表示发送数据准备就绪85允许发送（CTS）DCE 向DTE表示准备接收要发送的数 据922振铃指示（RI）DCE 收到呼叫信号向DTE发RI信号 112.1 The Theoretical Basis for Data Communication 傅立叶分析 Fourier Analysis 有限带宽信号 Bandwidth-Limited Signals 信道的最大数据传输速率 The Maximum Data Rate of a Channel12数据、信息、信号、信道v数据(Data)、信息（information） 通信的目
9、的是交换信息，而信息的载体可以是数字、文字 、声音、图形、图像和视频。p信息（Information）：是数据的内容和解释 。 p数据：运送信息的物理符号或有意义的实体,模拟数据：数据在某个区间内连续变化的值。如温度、压力、声音、视频等都是幅度连续变化的波形；数字数据：数据在某个区间内取离散的值。如文本信息、 数字、整数、二进制序列等。13v信号(Signal) 数据在传输过程中的具体表示形式。模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波，可以 利用其某个参量（如幅度、频率、相位等）来表示要传输的 数据；数字信号：一写列连续的电脉冲，可以利用其某一瞬间的 状态来表示要传输的数据。基带(Base
10、band)信号：用高低电压表示“0”和“1”，这 种高低电平不断交替的信号就是基带信号；宽带(Broadband)信号：多路基带信号的组合。数据、信息、信号、信道14v信源、信宿、信道p信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。p信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。p信道(Channel)：通信过程中信源和信宿之间的通信 线路，是传送信息的通道。一般用来表示向某一方向传 送信息的线路，一条通信线路往往包含多个信道。信道由相应的发送信息和接收信息的设备以及传输介质组成；信道和电路并不等同，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。数据、信息、信号、信道15信道的分类v按传输介
11、质分类有线信道与无线信道；v按传输信号类型分类模拟信道与数字信道；v按使用方式分类专用信道与公用信道；16基带传输：将基带信号直接送到线路上传输。信号的传输方式基带信号：将数字信号“1”或“0”直接用两种不同电压表示，这种高低电平不断交替的信号就是基带信号；基带传输即在信道上直接传输数字信号，且传输媒体的整个带宽都被基带信号占用。17频带传输：将频带信号直接送到线路上传输。频带信号：将基带信号调制后形成的模拟信号。频带传输：即将数字信号调制成模拟信号后再进行发送和传输，到达接收端时，再把模拟信号解调成原来的数字信号。信号的传输方式18宽带传输：将多路基带信号、音频信号和视频信号的频谱分别移到一
12、条电缆的不同频段进行传输，这种传输方式称为宽带传输；信号的传输方式传输的信号都是经过调制后的模拟信号；各路信号不会互相干扰，且提高了线路的利用率；传输距离远，且同时提供多个信道；19v比较信号的传输方式基带 传输数字 信号全部频带 被单个信 号占用双向 传输总线型几公里 长度宽带 传输模拟 信号采用 FDMA技 术，多个 数据信道单向 传输总线型或 树型几十公里长 度20数据通信方式串行传输和并行传 输串行传输和并行传输同步传输和异步传输单工、半双工、全双工21数据通信方式串行传输和并行传 输串行传输：一次只传送一个二进制位（bit），按照字符所包含比特的顺序依次传送，即数据一位一位顺序传送的
13、方式。发送方接收方数据线串行传输22数据通信方式串行传输和并行传 输并行传输：以字符为单位，一次传送一个字节（即8个数据位），即数据的各位同时进行传送的方式。发送方接收方并行传输数据线23v比较数据通信方式串行传输和并行传 输串行传输：通讯线路简单，只要一对传输线就可以实现通讯，并可以利用电话线，从而大大降低成本，特别适用于远距离通讯，但传送速度慢；并行传输：传送速度快，但当距离较远、位数较多时，导致通讯线路复杂且成本高；适用于短距离，且对速度要求高的情况下。24数据通信方式异步传输和同步传 输1.异步传输：每一个字符用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以字符为单位一个个的发送和接收；不
14、传输字符时，传输一直处于高电平（停止状态）；发送字符时，发送端在每个传送字符的首尾分别设置一个起始位（低电平）和1位或2位停止位（高电平），分别表示字符的开始和结束；25如果没有要发送数据，发送方就发送连续的停止码，即一连串的1，接收方根据从1到0的跳变识别一个新字符的开始；发送方和接收方各自具有独立时钟，无须同步；以字符为单位进行传输；发送两个字符之间的间隔是任意的；接收方依靠字符中的起始位来同步。CharacterCharacterIndefinite Time Interval数据通信方式异步传输和同步传 输26FlagAddressCtrlFCSDataFlag011111100111
15、11102.同步传输：去掉异步传送时每个字符的起始位和停止位的成帧标志，仅在数据块开始处用同步字符来指示；v以数据块（帧或分组）为单位传输v以时钟来对传输进行同步：发送数据前，先发出一串 同步时钟，接收端按照这一时钟脉冲频率，调整接收时 序锁定在同步频率上，从而保持同步。数据通信方式异步传输和同步传 输273.同步传输与异步传输比较异步传输的优点：v实现简单，设备上技术开销少，价格便宜；异步传输的缺点：v传输速度慢；每传输一个字符必须附加2-3位的传输时间；适合于低速的终端或对话操作。数据通信方式异步传输和同步传 输28数据通信方式异步传输和同步传 输 3.同步传输与异步传输比较同步传输的优点
16、：v传输速度高；v允许用户传送非8位组成的数据；v能够与采用同步方式通信的大型机进行通信；同步传输的缺点：v硬件设备复杂，要求有时钟来实现发送端和接 收端之间的严格同步；v发送端和接收端控制复杂，对线路要求也较高 ；29数据通信方式单工、半双工、全 双工发送设备接收设备数据信道监测信号AB单工通信：信息只能单方向传输；30数据通信方式单工、半双工、全 双工半双工通信：允许数据向两个方向的任一方向流动，但每一时刻只能朝一个方向流动；数据信道监测信号ABK1K2发送设备发送设备接收设备接收设备31数据通信方式单工、半双工、全 双工全双工通信：每个端既可同时发送，又可同时接收；“ A Phone Conversation”A发送设备接收设备数据信道监测信号B接收设备发送设备32信道的几个主要技术指标v数据率(Bit Rate) ：每秒钟传输的二进制代码位数， 单位为比特/秒（bit/s或b/s或bps
