【正文】 號最高碼元速率為 2B波特 ， 則離散的 、 無噪聲的數(shù)字信道的 信道容量 C為： C＝ 2Blog2M。 ?C與碼元狀態(tài)數(shù) M有關(guān) ， M越高 C就越高 ， 對于無噪信道 ， M可以取任意值 ， 因而無噪信道的信道容量在 理論上 是無限的 。 ?例如： 若信道帶寬為 3000Hz， 則極限數(shù)據(jù)傳輸速率為 6000bps； 當(dāng)信號電平數(shù) M為 8時 ，即 log28=3， 則極限數(shù)據(jù)傳輸速率為 18000bps。 第五節(jié) 信道的極限容量 ?香農(nóng)定理 推導(dǎo)出了帶寬受限制且有隨機熱噪聲干擾的信道的極限數(shù)據(jù)傳輸速率 ， 信號的極限數(shù)據(jù)傳輸速率除了與信道帶寬 B有關(guān)外 ， 還與信號功率對噪聲功率的比值 S/N（ 信噪比 ） 有關(guān) ， 其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率 (信道容量 )為： C=Blog2(1+S／ N)(bps) ?實際中 ， 用 10?lg(S/N) 來表示信道的信噪比 ， 單位為 分貝 (dB)。 ?例如： 若信道帶寬為 3000Hz， 信噪比為 30dB， 則極限數(shù)據(jù)傳輸速率為： S/N =10(30/10) =1000 C=3000 ? log2(1+1000) ≈3000 ≈29910bps≈30000bps ?信道的帶寬 B越大或信道中的信噪比 S/N越大 ， 則信息的極限數(shù)據(jù)傳輸速率就越高 。 ?信號在信道里實際傳輸?shù)倪^程中還受其他的損失 ， 故實際信道所能夠達到的信息傳輸速度要比香農(nóng)定理的極限數(shù)據(jù)傳輸速率低得多 。 第六節(jié) 物理層的功能、模型與特性 ?物理層的數(shù)據(jù)傳輸單位 是 二進制位 。 ?物理層的作用： 向其上的數(shù)據(jù)鏈路層提供透明地傳輸二進制比特流的能力 。 ?物理層的主要任務(wù)： 規(guī)定了與傳輸媒體的接口的四個特性 。 物理層的功能 、 維持與釋放 ?“ 建立 ” 或 “ 激活 ” 一個連接：準(zhǔn)備好一些必要的資源供發(fā)送和接收比特流時使用 。 ?“ 釋放 ” 或 “ 去活 ” 一個連接：釋放這些資源 ， 以供其他的連接使用 。 ?串行傳輸： 按照時間順序一個比特 、 一個比特地進行傳送 。 ?串行傳輸?shù)姆绞?可采用 同步 傳輸方式 ， 也可采用 異步 傳輸方式 。 ?物理層管理： 完成物理層的某些管理事務(wù) ， 如確定代碼格式 、 通信方式 、 同步方式以及異常情況處理 、 故障情況報告等 。 第六節(jié) 物理層的功能、模型與特性 DTE 數(shù)據(jù)終 端設(shè)備 DCE 數(shù)據(jù)電路 端接設(shè)備 信號線與控制線 用戶環(huán)境 通信環(huán)境 用戶環(huán)境 DCE 數(shù)據(jù)電路 端接設(shè)備 DTE 數(shù)據(jù)終 端設(shè)備 信號線與控制線 用戶設(shè)施 用戶設(shè)施 通信設(shè)施 物理層的模型 ?數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE： 指具有一定的數(shù)據(jù)處理能力以及發(fā)送和接收能力的設(shè)備 。 ?DTE可以是一臺計算機或一個終端 ， 也可以是各種 I/O設(shè)備； ?兩個互相通信的 DTE可以將其中的一個稱為是 信源 ， 而將另一個稱為是 信宿 。 ?數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備 DCE： 是在 DTE和傳輸線路之間增加的一個中間設(shè)備 。 ?作用： 在 DTE和傳輸網(wǎng)絡(luò)間提供信號變換和編碼的功能 ， 并負(fù)責(zé)建立 、 維持和釋放 數(shù)據(jù)鏈路的連接 。 第六節(jié) 物理層的功能、模型與特性 物理層的特性 ?物理層 接口有四個 技術(shù)特性 : ： 規(guī)定了物理連接時接口所需連接插件的形狀 、 規(guī)格尺寸 、 引腳數(shù)量 、 排列情況以及固定和鎖定裝置等 。 ： 規(guī)定了 DTE和 DCE間導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)電路方面的特性 。 ?DTE和 DCE之間各根導(dǎo)線的 電氣連接方式 有： 非平衡方式 、 采用差動接收器的非平衡方式 、 平衡方式 。 ： 定義了 DTE和 DCE間各信號線的功能 ， 即某條信號線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種確切含義 。 ?按功能可以分為： 數(shù)據(jù) 信號線 、 控制 信號線 、 定時 信號線 、 接地 信號線 。 ： 定義了利用信號線進行二進制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程 ， 即在建立 、 維持 、 拆除物理連接及信息交換過程中 ， 各信號線的工作規(guī)則和先后順序 。 第六節(jié) 物理層的功能、模型與特性 ?DTE和 DCE之間的各根導(dǎo)線的電氣連接方式： ?非平衡方式 ： 采用分立元件技術(shù)設(shè)計的 非平 衡接口 ；每個電路使用一根導(dǎo)線 ， 收發(fā)兩方向 共 用一根信號地線 ， 所以會產(chǎn)生比較大的串?dāng)_；信 號速率 ≤ 20Kbps， 傳輸距離 ≤ 15m。 ?采用差動接收器的非平衡方式： 采用集成 電路技術(shù)設(shè)計的 非平衡接口 ， 使用 非平衡式發(fā)送 器 和 差動接收器 ；每個電路使用一根導(dǎo)線 ， 但每方向都用 獨立的信號地線 ， 使串?dāng)_信 號減??；信號速率可達 300Kbps， 傳輸距離為 10m(300Kbps時 )1000m(≤ 3Kbps時 )。 ?平衡方式： 采用集成電路技術(shù)設(shè)計的 平衡接口 ， 使用 平衡式發(fā)送器 和 差動接收器 ； 每個電路采用兩根導(dǎo)線 ， 構(gòu)成各自 完全獨立的信號回路 ， 使串?dāng)_信號減至最??；信號 速率 ≤ 10Mbps， 傳輸距離為 10m(10Mbps時 )—— 1000m(≤ 100Kbps時 )。 非平衡發(fā)送器 接收器 (a) 非平衡發(fā)送器 差動接收器 (b) 平衡發(fā)送器 差動接收器 (c) 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 1 13 14 25 ＋ ＋ 1 5 6 9 ＋ ＋ (a) DB25 標(biāo)準(zhǔn)連接器 (b) 9芯連接器 ?物理層規(guī)程主要分為：用于 模擬信道 和用于 數(shù)字信道 兩種 。 ?V系列標(biāo)準(zhǔn) :指數(shù)據(jù)終端設(shè)備與調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)控制器之間的接口 ， 用于 模擬信道接口 ,較 復(fù)雜 ,如計算機異步通信接口 EIA RS232E ； ?X系列標(biāo)準(zhǔn) :適用于公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的宅內(nèi)電路終接設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的接口 ， 用于 數(shù)字信道接口 ,較 簡單 ， 如較新的 EIA RS449及 。 EIA RS232E ?EIA RS232E（ 相當(dāng)于 CCITT建議書中的 ） 是 美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA制訂的著名物理層標(biāo)準(zhǔn) ， 規(guī)定了 DTE和 DCE間的接口 標(biāo)準(zhǔn) ， 是使用得最廣泛的 串行 物理接口標(biāo)準(zhǔn) 。 ?EIA RS232E的 主要特點 ： ： 使用 25根引腳的 DB25標(biāo)準(zhǔn)連接器 ， 插頭用于 DTE側(cè) ， 插座用于 DCE側(cè) 。 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 15 (v) +15 +3 3 邏輯 “ 0” 過渡區(qū)域 邏輯 “ 1” 邏 輯 狀 態(tài) 信 號 狀 態(tài) 功 能 狀 態(tài) 負(fù) 電 平 1 傳 號 OFF（ 斷） 正 電 平 0 空 號 ON（ 通 ） ?采用 負(fù)邏輯 ， 即 邏輯 0相當(dāng)于對信號地線有 +3V或更高的電壓；而 邏輯 l相當(dāng)于對信號地線有 3V或更低的電壓； 177。 3V電壓之間為 過渡區(qū) 。 ?其中 邏輯 0相當(dāng)于數(shù)據(jù)的 “ 0” (空號 )或控制線的 “ 接通 ” 狀態(tài)；而 邏輯 1則相當(dāng)于數(shù)據(jù)的 “ 1” (傳號 )或控制線的 “ 斷開 ” 狀態(tài) 。 ?采用的電氣連接方式是 非平衡方式 ， 當(dāng)兩臺設(shè)備直接相連時 ， 最大傳輸距離不超過 15m時 ， 允許接口數(shù)據(jù)傳輸速率不超過 20Kbps。 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 ?規(guī)定了 DTE和 DCE之間各個信號線的 連接情況及其功能和作用 。 ?定義了 25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的 20根 信 號線 ， 其中包括 地線 、 數(shù)據(jù)線 、 控制 線 和 定時信號線 ， 另外還有 5根線沒 有定義 ， 作為備用 。 ?規(guī)定了 DTE和 DCE之間信號時序的應(yīng) 答關(guān)系和操作過程 。 ?發(fā)送數(shù)據(jù)過程的三個階段： ?建立連接階段： 撥號及設(shè)備準(zhǔn)備階段； 線路保證階段； 信道準(zhǔn)備階段 。 ?數(shù)據(jù)交換階段 ?斷開連接階段 （ 1） 保護地 （ 2） 發(fā)送 （ 3） 接收 （ 4） 請求發(fā)送 （ 5） 允許發(fā)送 （ 6） DCE就緒 （ 7） 信號地 （ 8） 載波檢測 （ 20） DTE就緒 （ 22） 振鈴指示 DTE 計 算 機 或 終 端 DCE 調(diào) 制 解 調(diào) 器 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 RS449接口標(biāo)準(zhǔn) ?EIA RS232的接口標(biāo)準(zhǔn) 有兩個較大的 弱點 ： 數(shù)據(jù)的傳輸速率最高僅為 20 Kbps、 連接電纜的最大長度不超過 15m ?RS449（ 相當(dāng)于 CCITT的建議書中的 ） 是一個 一體化的 3個標(biāo)準(zhǔn) ， 包含兩個電氣子標(biāo)準(zhǔn) RS423A和 RS422A， 在保持與 RS232兼容的前提下 ， 重新定義了信號電平 、 改進了電氣連接方式 ， 提高了數(shù)據(jù)傳輸速率和最大傳輸距離 。 ?功能特性： 采用了 37根 和 9根 引腳的插頭座 。 ?電氣特性： ? RS423A 規(guī)定采用 半平衡式 電氣標(biāo)準(zhǔn) ， 將信號電平定義為 177。 6V（ 177。 4V為過渡區(qū) ） 的負(fù)邏輯 ， 提高了傳輸速率和傳輸距離 。 ? RS422A 規(guī)定采用 平衡式 電氣標(biāo)準(zhǔn) ， 將信號電平定義為 177。 6V（ 177。 2V為過渡區(qū) ） 的負(fù)邏輯 ， 并且采用完全獨立的 雙線平衡 傳輸 ， 抗串?dāng)_能力大大增強 ， 可將傳輸速率提高到 2Mbps， 連接電纜長度可超過 60m。 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 ?EIA RS232／ 標(biāo)準(zhǔn)電話線路 (一個話路 )的物理層接口； ?RS449／ 寬帶電路 (一般都是租用電路 )， 其典型的傳輸速率為 48—168Kbps， 都是用于點到點的同步傳輸 。 ?RS423A電氣標(biāo)準(zhǔn)可以看作是從 EIA RS232向 RS449全面過渡的一個中間過程 。 DTE TT ST RT TR RR DM RTS CTS RXD TXD DCE 終端定時 發(fā)送定時 接收定時 終端準(zhǔn)備好 接收就緒 數(shù)據(jù)方式 請求發(fā)送 允許發(fā)送 接收發(fā)送 發(fā)送數(shù)據(jù) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 保護地 第七節(jié) 物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例 CCITT ? CCITT制訂的一個用戶計算機 DTE與數(shù)字化 DCE交換信號的 數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn) ， 適用于由數(shù)字線路訪問公共數(shù)據(jù)網(wǎng) 。 ?機械特性： 采用 15根 引腳的標(biāo)準(zhǔn)連接器 ， 并且僅定義了其中 8根引腳 。 ? 其中 T線 和 C線 由 DTE用來傳送數(shù)據(jù)和控制信息； R線 和 I線 由 DCE用來傳送數(shù)據(jù)和控制信息； S線 和 B線 由 DCE用來向 DTE發(fā)送同步時鐘信號 。 ?電氣特性： 采用 平衡 電氣連接方式 ， 可實現(xiàn) 半雙工或全雙工 的同步傳輸 ， 最大傳輸速率可達到 10Mbps， 最大傳輸距離為 300m。 ?本地 DTE與遠程 DTE的通信過程可分為 四個階段 ： ?空閑或靜止 階段 。 ?呼叫建立連接 階段 。 ?數(shù)據(jù)傳輸 階段 。 ?連接清除 階段 。 T（ 發(fā)送） C（ 控制） R（ 接收） I（ 指示） S（ 比特定時） B（ 字節(jié)定時，可選） Ga（ DTE公共回線） G（ 地） DTE DCE