【正文】 :58:1809:58:18March 8, 2023 ? 1意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。 2023年 3月 上午 9時(shí) 58分 :58March 8, 2023 ? 1少年十五二十時(shí)，步行奪得胡馬騎。 上午 9時(shí) 58分 18秒 上午 9時(shí) 58分 09:58: ? 沒(méi)有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。 09:58:1809:58:1809:583/8/2023 9:58:18 AM ? 1以我獨(dú)沈久，愧君相見(jiàn)頻。 報(bào)文交換有以下優(yōu)點(diǎn) ： LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 98/103 八 .數(shù)據(jù)交換技術(shù)（廣域網(wǎng)） ※ 線(xiàn)路效率較高 ，這是因?yàn)樵S多報(bào)文可以用分時(shí)方式共享一條節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的通道； ※ 不需要同時(shí)使用發(fā)送器和接收器來(lái)傳輸數(shù)據(jù) ，網(wǎng)絡(luò)可以在接收器可用之前暫時(shí)存儲(chǔ)這個(gè)報(bào)文； ※ 在線(xiàn)路交換網(wǎng)上， 當(dāng)通訊量變得很大時(shí)，就不能接受某些呼叫。 （ +2,0,+2,0） = 1。 T =（ 1,1,1,1） T=0） 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 89/103 七 .多路復(fù)用技術(shù) CDMA技術(shù) CDMA的原理：任何一個(gè)發(fā)送方都要把自己發(fā)送的 0、 1代碼串中的每一位都分成 m個(gè)更短的時(shí)隙或稱(chēng)芯片 （ Chip） ， 通常 m取64片或 128片 ， 也就是將原先要發(fā)送的信號(hào)速率或帶寬提高了 64倍或 128倍 。 每一個(gè)頻道都能夠傳輸語(yǔ)音通話(huà) 、 數(shù)字服務(wù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) ， 且這些 頻道之間互不交疊 ， 相鄰頻道之間無(wú)明顯的串?dāng)_ 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 81/103 六 .模擬信道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率 ※ QAM128調(diào)制技術(shù)：對(duì)應(yīng)的星座圖包含振幅與相位的 128種組合 ， 因此每次采樣可發(fā)送長(zhǎng)度為 8位的信息 ，即用 4 種 組 合 分 別 表 示 (0,0,0,0,0,0,0,0)~(1,1,1,1,1,1,1,1) 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 76/103 六 .模擬信道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率 為了獲得更高的速度 ， 目前的高級(jí)調(diào)制解調(diào)器都 組合使用了幾種調(diào)制技術(shù) ， 以便在每個(gè) 波特（ 每秒采樣的次數(shù)稱(chēng)為波特 ） 中傳輸盡可能多的位 。 調(diào)幅技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單 ， 但容易受增益變化的影響 ， 是一種 低效的 調(diào)制技術(shù) 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 70/103 六 .模擬信道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率 ※ 另外 ， 由奈奎斯特準(zhǔn)則可知 ， 要想提高信道的數(shù)據(jù)傳輸速率 ， 僅僅依靠提高采樣率是不可能的 ， 因?yàn)槟慰固販?zhǔn)則表明 ， 即使對(duì)于完美的 3KHz傳輸線(xiàn)路 ，若每個(gè)碼元僅包含一位 （ 即：用 0伏電壓表示邏輯 0，用 1伏電壓表示邏輯 1） ， 則采樣率超過(guò) 6KHz是沒(méi)有意義的 。 由于語(yǔ)音信號(hào)的主要能量集中在中心的一些頻率分量附近 ， 因此 ， 通過(guò)電話(huà)信道傳輸?shù)恼Z(yǔ)音信號(hào)雖有失真 ， 但仍能分辨 。 ※ 如果 帶寬相同 但 頻率范圍不一致 時(shí) ， 該信號(hào)的頻率分量肯定不能完全通過(guò)該信道 （ 此時(shí) ， 可以考慮通過(guò) 頻譜搬移 也就是調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn) ） 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 60/103 六 .模擬信道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一 。 NRZ碼的 缺點(diǎn) ： 無(wú)法判斷一位的開(kāi)始與結(jié)束 ， 如：無(wú)法從持續(xù)的高電平中解析出 1的個(gè)數(shù) ， 因此 ， 為保證收發(fā)雙方的同步 ， 還 必須在發(fā)送 NRZ碼的時(shí)候 ， 用另一個(gè)信道同時(shí)傳送同步信號(hào) 。 這種通信方式主要用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信 。 并行方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快 ， 處理簡(jiǎn)單 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 45/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 紅外傳輸 ：主要利用 950nm近紅外波段的紅外線(xiàn)作為傳輸媒介 。 無(wú)線(xiàn)傳輸介質(zhì)主要包括 微波 、 紅外線(xiàn)和激光 等 。 在局域網(wǎng)中常用基帶電纜 ， 其數(shù)據(jù)傳輸率為10Mb/s， 主要用于總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 36/103 三 .傳輸介質(zhì) 物理層的目的是將原始的位流從一臺(tái)機(jī)器傳輸?shù)搅硪慌_(tái)機(jī)器 ， 有多種物理介質(zhì)可用于實(shí)際的傳輸過(guò)程 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 33/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) ※ 易加密 ：數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比 ，它容易進(jìn)行加密和解密 。 模 擬 信 息 源由 抽 樣 、 量 化 、 編碼 組 成 的 模 / 數(shù) 轉(zhuǎn)換 器模 擬 信 息 源 模 擬 信 息 源 模 擬 信 息 源LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 28/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) （ Cont.） ?要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)在數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)中的傳輸 ， 必須在發(fā)送端將模擬信號(hào)數(shù)字化 ， 即進(jìn)行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換；在接收端需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換 ， 即數(shù) /模轉(zhuǎn)換 。 ※ 基帶信號(hào) （ 模擬基帶信號(hào) ） 到 調(diào)制信號(hào)（ 頻帶信號(hào) ） 的變換 。 顯然 ， 寬帶傳輸系統(tǒng)多是模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng) ，傳輸?shù)氖悄M信號(hào) 。 另外 ， 大多數(shù)的局域網(wǎng) ， 如：以太網(wǎng) 、 令牌環(huán)網(wǎng)等 ，也都使用基帶傳輸 ， 常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 10BaseT所使用的就是基帶信號(hào) 。 ?信號(hào)包含的最高頻率與最低頻率之間的頻率范圍稱(chēng)為 頻帶 （ Band） ， 不同的信號(hào)具有不同的頻帶 。 在計(jì)算機(jī)科學(xué)中 ， 數(shù)據(jù)是指所有能輸入到計(jì)算機(jī)并被計(jì)算機(jī)程序所處理的 符號(hào) 的總稱(chēng) ， 是用于輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理 ， 具有一定意義的數(shù)字 、 字母 、 符號(hào)以及模擬量等的通稱(chēng) 。LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 1/103 第二講 物理層簡(jiǎn)介 主講教師：王雷 2023年 10月 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 2/103 上講內(nèi)容回顧： ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變歷程 ?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì) ?OSI模型 ?TCP/IP模型 ?OSI與 TCP/IP模型的區(qū)別 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 3/103 本講內(nèi)容提要： ?物理層的功能 ?信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) ?傳輸介質(zhì) ?數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信方式 ?數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼方法 ?模擬信道的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率 ?多路復(fù)用技術(shù) ?數(shù)據(jù)交換技術(shù)（廣域網(wǎng)） LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 4/103 一 .物理層的功能簡(jiǎn)介 ： ?利用傳輸介質(zhì)為通信的節(jié)點(diǎn)之間建立 、 管理與釋放物理連接； ?對(duì) 信號(hào) 進(jìn)行調(diào)制或轉(zhuǎn)換 ， 使得用戶(hù)設(shè)備中的信號(hào)定義能與信道上實(shí)際傳送的信號(hào)相匹配 ， 以便這些信號(hào)可以經(jīng)由 物理線(xiàn)纜 （ 例如：雙絞線(xiàn) 、 同軸電纜 、 光纖等 ） 或是 無(wú)線(xiàn)信道 來(lái)進(jìn)行傳送； ?實(shí)現(xiàn) 比特流 的 透明傳輸 ， 為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù) 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 8/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) ?信號(hào) （ Signal） 是 數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電信號(hào)的表示形式 ， 數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的 信號(hào) 才能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 13/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 、頻帶與寬帶傳輸 ?信源 （ 模擬信源 、 數(shù)字信源 ） 所發(fā)出的沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制 （ 頻譜搬移與變換 ） 的 原始電信號(hào) （ 無(wú)論是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào) ）稱(chēng)為 基帶信號(hào) （ Base Band Signal） ， 數(shù)字信號(hào)也被稱(chēng)為 數(shù)字基帶信號(hào) 。 基帶信號(hào)的頻譜中由于含有豐富的低頻分量乃至直流（ 零頻 ） 分量 ， 例如：語(yǔ)音信號(hào)為 300~3400Hz， 圖像信號(hào)為 0~6MHz， 因此 ， 出于抗干擾和提高數(shù)據(jù)傳輸率的考慮 ， 基帶信號(hào)不適合用于遠(yuǎn)距離通信 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 19/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 、頻帶與寬帶傳輸（ Cont.） 與基帶傳輸相比 ， 寬帶傳輸具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)： ※ 能在一個(gè)信道中同時(shí)傳輸聲音 、 圖像和數(shù)據(jù)信息 ， 從而使得系統(tǒng)可具有多種用途 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 23/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 為了完成 基帶信號(hào) 到 頻帶信號(hào) 的變換 ， 如下圖所示 ， 在模擬通信系統(tǒng)中需要將通信系統(tǒng)一般組成模型中的 發(fā)送與接收設(shè)備 分別用 調(diào)制器 、 解調(diào)器 來(lái)代替 。 模擬信號(hào)的數(shù)字化需要三個(gè)步驟： 抽樣 、量化和編碼 ： LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 29/103 二 .信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) （ Cont.） ※ 抽樣 （ Sampling） ：是指用每隔一定時(shí)間的信號(hào)樣值序列來(lái)代替原來(lái)在時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào) ， 也就是把 在時(shí)間連續(xù)的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 在時(shí)間上離散 ， 幅度上連續(xù)的 模擬信號(hào) 。 因此 ， 數(shù)字通信的保密性好 。每一種傳輸介質(zhì)都有自己不同的特性 ， 包括帶寬 、 延遲 、 造價(jià)等 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 40/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 光纖 （ Optical Fiber） ：在通信系統(tǒng)中 ， 目前最為普遍使用的是 石英系光纖 ， 一般由纖芯（ 光的通路 ） 、 包層 （ 多層反射玻璃 ， 將光線(xiàn)反射到纖芯 ） 、 以及保護(hù)層組成 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 43/103 三 .傳輸介質(zhì) ※ 地面微波 ：微波的頻率范圍為 300MHz300GHz， 在這個(gè)范圍內(nèi) ， 它在空中主要沿直線(xiàn)傳播 ， 可經(jīng)電離反射到很遠(yuǎn)的地方 。 由于紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)較短 （ 750nm至 1mm之間 ） ， 因此 ， 對(duì)障礙物的衍射能力差 ， 只適合應(yīng)用在需要短距離 （ 最多 12米范圍內(nèi) ）無(wú)線(xiàn)通訊的場(chǎng)合 ， 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸 ， 紅外傳輸?shù)膫鬏斔俾首羁炜蛇_(dá) 16Mbps。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 49/103 四 .數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信方式 ※ 串行通信 （ Serial Communication） ：在串行通信方式中一次只傳送一位二進(jìn)制的數(shù)據(jù) ， 因此 ， 從發(fā)送端到接收端只需要一根傳輸線(xiàn) 。 LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 52/103 四 .數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信方式 串行通信的數(shù)據(jù)是 逐位傳送 的 ， 發(fā)送方發(fā)送的每一位都具有固定的時(shí)間間隔 ，這就要求接收方也要按照發(fā)送方同樣的時(shí)間間隔來(lái)接收每一位 。 01 001011數(shù) 據(jù)（ a ） 非 歸 零 碼同 步 時(shí) 鐘( b ) 曼 徹 斯 特 編 碼( c ) 差 分 曼 徹 斯 特 編 碼LOGO 高等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全 56/103 五 .數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼方法 ※ 曼徹斯特 （ Manchester） 編碼 ：曼徹斯特編碼又稱(chēng) 裂相碼 、 雙向碼 ， 是一種用電平跳變來(lái)表示 1或 0的編碼方法 ， 其 編碼原理如下 圖所示 ， 每比特的周期 T分為前 T/2與后T/2兩部分 ， 前 T/2傳送該比特的反碼 ， 后 T/2傳送該比特的原碼 ， 其中：低電平表示 0， 高電平表示 1 。 數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù) ， 單位為 比特 /秒 ， 記為 bps或 b/s， 常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：