第3讲数据通信基础ppt课件.ppt
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1、第 3讲 数据通信基础,知识回顾,计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构的形成 协议与划分层次 具有五层协议的体系结构 实体、协议、服务和服务访问点 TCP/IP 的体系结构,本讲内容,物理层的基本概念 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 有关信道的几个基本概念 信道的最高码元传输速率 信道的极限信息传输速率 通信介质 双绞线、光纤等,物理层的定义,物理层的定义 ISO/OSI 关于物理层的定义:物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性,目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。这种连接可能通过中继系统,在中继系统内的传输也是在物理层的。,物理层的功能,物理层的功
2、能 在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。 研究内容 物理连接的启动和关闭,正常数据的传输,以及维护管理。 物理层的四个重要特性 机械特性 (mechanical characteristics) 电气特性 (electrical characteristics) 功能特性 (functional characteristics) 规程特性 (procedural characteristics),物理层的特性(1),机械特性 主要定义物理连接的边界点,即接插装置。规定物理连接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。 常用的标准接口 ISO 2110,25芯连接器,EIA RS-232-C,E
3、IA RS-366-A ISO 2593,34芯连接器,V.35宽带MODEM ISO 4902,37芯和9芯连接器,EIA RS-449 ISO 4903,15芯连接器,X.20、X.21、X.22 电气特性 规定传输二进制位时,线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制。 早期的标准是在边界点定义电气特性,例如EIA RS-232-C、V.28;最近的标准则说明了发送器和接受器的电气特性,而且给出了有关对连接电缆的控制。,物理层的特性(2),功能特性 主要定义各条物理线路的功能。 线路的功能分为四大类: 数据 控制 定时 地 规程特性 主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。,典
4、型的物理层标准接口(1),1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232,1963年提出RS-232-A,1965年提出RS-232-B,1969年提出RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。 RS-232-C的不足与改进 不足 传输性能低,距离短,速率低。 改进 重新设计,X.21; 以RS-232-C为基础改进,1977年提出RS-449。,RS-232-C的电路图,RS-232-C的实物图,典型的物理层标准接口(3),EIA RS-449/422-A/423-A EIA RS-449 是为替代RS-232-C而提出的物理层标准接口。实际上是一体化的三个标准。 主要改进 改善了性
5、能,加长了接口电缆距离,加大了数据传输率; 增加了新的接口功能,例如,回送检查; 解决了机械接口问题。,典型的物理层标准接口(4),机械特性 37芯或9芯连接器。 电气特性 与RS-232-C相连,采用非平衡型电气特性 RS-423-A,20Kbps以下 其他情况,采用平衡型电气特性 RS-422-A 和RS-423-A,20Kbps 2Mbps 功能特性 定义了30条功能线。 规程特性 基本上以RS-232-C为基础,典型的物理层标准接口(5),CCITT X.21 X.21:在公共数据网PDN中进行同步操作的DTE/DCE之间的通用接口。 1980年的X.21由两部分组成: “通用接口”:
6、真正的物理层部分; 用于电路交换网络的呼叫控制规程,用于DTE之间的连接,涉及到许多数据链路层和网络层的功能。,典型的物理层标准接口(6),机械特性 15针连接器,ISO 4903。 电气特性 采用非平衡型电气特性和平衡型电气特性。 传输速率:600,2400,4800,9600,48000bps DTE使用非平衡型电气特性和平衡型电气特性;DCE使用平衡型电气特性 功能特性 定义了8条功能线。 规程特性 分成四个工作阶段:空闲,呼叫控制,数据传送,清除,数据通信系统的模型,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,正文,正文,PC 机,术语,数
7、据(data)运送信息的实体。 信号(signal)数据的电气的或电磁的表现。 模拟的(analogous)连续变化的。 数字的(digital)取值是离散数值。 调制把数字信号转换为模拟信号的过程。 解调把模拟信号转换为数字信号的过程。,基本概念,单向通信(单工通信) 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信(半双工通信) 通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信(全双工通信) 通信的双方可以同时发送和接收信息。 基带信号 就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示,然后送到线路上去传输。 宽带信号 则是将基带信号进行调制
8、后形成的频分复用模拟信号。,模拟的和数字的数据、信号,数字数据的调制信号编码,信道的最高码元传输速率,任何实际的信道都不是理想的,在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,在信道的输出端的波形的失真就越严重。 码元:数字信号中每一位的通称。通常又称为“位”或“Bit”。即可以用二进制表示,也可以用其它进制的数表示。 在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元,而这个间隔被称为码元长度。 码元传输速率,又称为码元速率或传码率。其定义为每秒钟传送码元的数目,单位为“波特“,常用符号“Baud“表示,简
9、写为“B“。,数字信号通过实际的信道,失真不严重 失真严重,实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真),输入信号波形,输出信号波形 (失真不严重),奈氏(Nyquist)准则,每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。 Baud 是波特,是码元传输速率的单位,1 波特为每秒传送 1 个码元。 频率变化较缓慢的就是低频(频率低,时间长,速度就慢),频率是时间的倒 数。 低通信道或通信链路,如果频带在0 f之间,上限频率可以无穷大,则称它为低通信道 ;如果频带范围是f1 f 2 ,则称它为带通信道。,理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud,W 是理想低通信道的带宽,
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