1、計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層1復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 1、協(xié)議的定義、協(xié)議的定義：數(shù)據(jù)通信過程中：數(shù)據(jù)通信過程中,為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準或約定，稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準或約定，稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 2、協(xié)議的組織、協(xié)議的組織：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是按照層次結(jié)構(gòu)模型來是按照層次結(jié)構(gòu)模型來組織的。組織的。 3、協(xié)議的組成：、協(xié)議的組成：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由三個要素組成。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由三個要素組成。 語法：語法：定義用戶數(shù)據(jù)與控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式或格式，定義用戶數(shù)據(jù)與控制信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式或格式，規(guī)定雙方規(guī)定雙方“如何講（如何講（how to

2、 do ?）” 。 語義：語義：對發(fā)出的請求、執(zhí)行的動作及對方的應(yīng)答做出解對發(fā)出的請求、執(zhí)行的動作及對方的應(yīng)答做出解釋釋，確定雙方，確定雙方“講什么（講什么（what to do ?）”。 時序時序( (規(guī)則規(guī)則) )：規(guī)定了事件發(fā)生的條件和執(zhí)行順序。規(guī)定了事件發(fā)生的條件和執(zhí)行順序。確定確定雙方的雙方的“講話次序（講話次序（when to do ?）” 。 4、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合的集合計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層2復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機

3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI參考模型參考模型應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層TCP/IP概念層次概念層次Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等等等TCP/IP支持支持所有的、標(biāo)準所有的、標(biāo)準的物理和數(shù)據(jù)的物理和數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議鏈路協(xié)議OSI/RM 、TCP/IP、五層模型、五層模型 五層模型五層模型計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層3復(fù)習(xí)各層的核心復(fù)習(xí)各層的核心(特征特征)功能功

4、能應(yīng)用層應(yīng)用層Application Layer表示層表示層Presentation Layer會話層會話層session Layer傳輸層傳輸層transport Layer物理層物理層Physical Layer數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層Data Link Layer網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層Network Layer7654321處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)表示數(shù)據(jù)表示主機間通信主機間通信端到端的連接端到端的連接尋址和最短路徑尋址和最短路徑介質(zhì)訪問（接入）介質(zhì)訪問（接入）二進制傳輸管理二進制傳輸管理OSI/RM層次模型層次模型 各層各層特征特征功能功能計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理

5、層物理層4復(fù)習(xí)名詞解釋復(fù)習(xí)名詞解釋 ITU IETF IRTF RFC ISO EIA TIA IEEE ANSI計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層6本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要求： 掌握掌握：物理層與物理層協(xié)議的基本概念：物理層與物理層協(xié)議的基本概念 掌握掌握：數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 掌握掌握：傳輸介質(zhì)類型及主要特性傳輸介質(zhì)類型及主要特性 了解了解：無線與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念無線與衛(wèi)星通信技術(shù)的基本概念 掌握掌握：數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法數(shù)據(jù)編碼的類型和基本方法 掌握掌握：基帶傳輸?shù)幕靖拍罨鶐鬏數(shù)幕靖拍?掌握掌

6、握：頻帶傳輸?shù)幕靖拍铑l帶傳輸?shù)幕靖拍?掌握掌握：多路復(fù)用的分類與特點多路復(fù)用的分類與特點 掌握掌握：同步數(shù)字體系：同步數(shù)字體系SDH的基本概念的基本概念計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層73.1 物理層與物理層協(xié)議的基本概念物理層與物理層協(xié)議的基本概念 3.1.1 物理層的基本概念物理層的基本概念 通信子網(wǎng)分為通信子網(wǎng)分為點點- -點通信線路通信子網(wǎng)點通信線路通信子網(wǎng)與與廣播廣播信道通信子網(wǎng)信道通信子網(wǎng); ; 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(WAN)(WAN)主要采用主要采用點到點通信線路點到點通信線路，局域局域網(wǎng)網(wǎng)(LAN)(LAN)與與城域網(wǎng)城域網(wǎng)(MAN)(MAN)一般采

7、用一般采用廣播信道廣播信道; ; 由于技術(shù)上存在較大的差異，因此在由于技術(shù)上存在較大的差異，因此在物理層和物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議上出現(xiàn)了兩個分支，一類是基上出現(xiàn)了兩個分支，一類是基于點于點- -點通信線路，另一類是基于廣播信道。點通信線路，另一類是基于廣播信道。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層8物理層物理層(Physical Layer)的基本概念的基本概念 物理層考慮什么？ 怎么樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸怎么樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)bit流。流。 不是不是指具體的指具體的物理設(shè)備物理設(shè)備或具體的或具體的傳輸媒體傳

8、輸媒體。 物理層作用 盡可能盡可能屏蔽屏蔽網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)中的各種物理設(shè)備、傳輸媒體各種物理設(shè)備、傳輸媒體、各種各種不同通信手段不同通信手段的的差異差異。 為數(shù)據(jù)鏈路層提供為數(shù)據(jù)鏈路層提供透明服務(wù)透明服務(wù)，使得數(shù)據(jù)鏈路層感，使得數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異。覺不到這些差異。 物理層標(biāo)準 用于物理層的協(xié)議，也稱物理層規(guī)程用于物理層的協(xié)議，也稱物理層規(guī)程計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層9物理層物理層(Physical Layer)的基本概念的基本概念 任務(wù)：任務(wù)： 在物理媒體在物理媒體(介質(zhì)介質(zhì))上上正確地正確地、透明地透明地傳送比特流。傳送比特流。 協(xié)議協(xié)議(標(biāo)準標(biāo)準)

9、：規(guī)定了物理接口的各種特性：規(guī)定了物理接口的各種特性(實物實物展示展示) 機械機械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格 電氣電氣：信號電平，信號的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳：信號電平，信號的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等送速率，最大傳輸距離等 功能功能：接口引（線）腳的功能和作用：接口引（線）腳的功能和作用 規(guī)程規(guī)程：信號時序、應(yīng)答關(guān)系、操作過程：信號時序、應(yīng)答關(guān)系、操作過程 功能：建立和拆除物理連接、位流傳輸、管理功能：建立和拆除物理連接、位流傳輸、管理 例：例：RS-232、RS-449、V.24、 V.35、G.703/G.704計算機科學(xué)與工程系計算機

10、科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層10V.35 線線計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層113.1.2 物理層基本服務(wù)功能物理層基本服務(wù)功能 物理層設(shè)計時物理層設(shè)計時主要考慮主要考慮的是的是如何在連接開放系如何在連接開放系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流； 計算機網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)備存在著很大的差異，設(shè)計物理層的備存在著很大的差異，設(shè)計物理層的主要目的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽通信技術(shù)的差異性；是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽通信技術(shù)的差異性； 數(shù)據(jù)鏈路實體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)

11、鏈路實體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)傳數(shù)據(jù)傳送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將信號傳輸?shù)搅硪粋€數(shù)據(jù)鏈路實體。信號傳輸?shù)搅硪粋€數(shù)據(jù)鏈路實體。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層123.1.3 物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù) 1、物理連接的建立、維護與釋放、物理連接的建立、維護與釋放 ； 2、物理連接類型；、物理連接類型； 點點-點連接與多點連接點連接與多點連接 3、數(shù)據(jù)通信方式、數(shù)據(jù)通信方式 分為全雙工、半雙工與單工方式分為全雙工、半雙工與單工方式 ； 4、數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)傳輸方式 分為串行傳輸

12、方式、并行傳輸方式分為串行傳輸方式、并行傳輸方式 ； 串行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是位；串行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是位； 并行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是并行傳輸方式的物理數(shù)據(jù)服務(wù)單元是N位，位，N為并行為并行連接的物理通道數(shù)。連接的物理通道數(shù)。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層133.2 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 3.2.1 信息、數(shù)據(jù)與信號信息、數(shù)據(jù)與信號 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是以是以信息處理技術(shù)信息處理技術(shù)和和計算機技術(shù)計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的通信方式為基礎(chǔ)的通信方式 ，為計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展提供了技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境。為計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)

13、展提供了技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境。1. 數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) Data：傳遞：傳遞(攜帶攜帶)信息的實體信息的實體 數(shù)據(jù)是定義為有意義的實體，是表征事物的形式（數(shù)據(jù)是定義為有意義的實體，是表征事物的形式（37oC體溫正常、體溫正常、39oC發(fā)燒），例如文字、聲音和圖像等。數(shù)據(jù)可分為發(fā)燒），例如文字、聲音和圖像等。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)和和數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)字數(shù)據(jù)兩類。兩類。模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù) 指在某個區(qū)間指在某個區(qū)間連續(xù)變化的物理量連續(xù)變化的物理量，例如聲音的大小和溫度的變化等。，例如聲音的大小和溫度的變化等。數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù) 指指離散的不連續(xù)的量離散的不連續(xù)的量，例如文本信息和整數(shù)，例如文

14、本信息和整數(shù) ASCII碼：碼：6490十進制數(shù)表示十進制數(shù)表示AZ，415A十六進制數(shù)表示十六進制數(shù)表示AZ計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層14 2. 信息的基本概念信息的基本概念 信息信息Information：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋 通信的目的是交換信息，通信的目的是交換信息，信息是人腦對客觀物質(zhì)的反映信息是人腦對客觀物質(zhì)的反映。既既可以是對物質(zhì)的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等部分或全部特性可以是對物質(zhì)的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等部分或全部特性的描述，也可以是物質(zhì)與外部的聯(lián)系；的描述，也可以是物質(zhì)與外部的聯(lián)系； 信息有各種存在形式信息有各種存在形式

15、。 信息的載體信息的載體可以是數(shù)字、文字、語可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像，計算機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像的組合；音、圖形或圖像的組合； 為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語音、圖形或為了傳送這些信息，首先要將字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像用圖像用二進制代碼的數(shù)據(jù)二進制代碼的數(shù)據(jù)來表示；來表示； 為了傳輸二進制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)字信號為了傳輸二進制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)字信號編碼、光脈沖信號等方式表示；編碼、光脈沖信號等方式表示； 信息量信息量：信息的度量信息的度量 2010年世界博覽會在上海

16、召開（信息量小但真實）年世界博覽會在上海召開（信息量小但真實） 據(jù)據(jù)“權(quán)威權(quán)威”報道：報道： 世博覽會有大地震發(fā)生（信息量大但不保證真實）世博覽會有大地震發(fā)生（信息量大但不保證真實） 凡是受信者一方所已經(jīng)知道的信息凡是受信者一方所已經(jīng)知道的信息,其信息量等于零其信息量等于零 數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、符號數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、符號的二進制代碼的二進制代碼0、1比特序列的模擬、數(shù)字或光脈沖信號的過比特序列的模擬、數(shù)字或光脈沖信號的過程。程。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層15信息編碼標(biāo)準信息編碼標(biāo)準 ASCII 碼

17、被國際標(biāo)準化組織碼被國際標(biāo)準化組織ISO接受，成為國接受，成為國際標(biāo)準際標(biāo)準ISO 646，又稱為國際又稱為國際5號碼號碼; 它用于計算機內(nèi)碼，也用做數(shù)據(jù)通信中的編碼它用于計算機內(nèi)碼，也用做數(shù)據(jù)通信中的編碼標(biāo)準標(biāo)準; ASCII碼采用碼采用7位二進制比特編碼，可以表示位二進制比特編碼，可以表示128個字符個字符; 字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符字符分為圖形字符與控制字符兩類。圖形字符包括數(shù)字、字母、運算符號、商用符號等。包括數(shù)字、字母、運算符號、商用符號等。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層163. 信號的概念信號的概念 信號信號Signal：數(shù)據(jù)的物

18、理量編碼，數(shù)據(jù)是以信號：數(shù)據(jù)的物理量編碼，數(shù)據(jù)是以信號的形式傳播的的形式傳播的。 數(shù)據(jù)通信中的數(shù)據(jù)通信中的“信號信號”是指數(shù)據(jù)的電磁編碼或電是指數(shù)據(jù)的電磁編碼或電編碼、光脈沖編碼編碼、光脈沖編碼，信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電，信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號、光信號的表現(xiàn)形式。信號、光信號的表現(xiàn)形式。信號可分為模擬信號信號可分為模擬信號和數(shù)字信號兩種和數(shù)字信號兩種 ； 模擬信號（模擬信號（analog signal）是隨時間連續(xù)變化的電是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波、光波。流、電壓或電磁波、光波。其信號電平是連續(xù)變其信號電平是連續(xù)變化的；化的； 數(shù)字信號（數(shù)字信號（digital signal）

19、是一系列離散的電脈沖、是一系列離散的電脈沖、光脈沖等光脈沖等。數(shù)字信號是用兩種不同的電平去表示。數(shù)字信號是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號、或光脈沖信號；比特序列的電壓脈沖信號、或光脈沖信號； 相應(yīng)的按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信相?yīng)的按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信系統(tǒng)分為系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)與與數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。兩種。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層17 模擬信號波型模擬信號波型 數(shù)字信號波型數(shù)字信號波型0V(t)V(t)t t0V(t)V(t)t t注意：數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成信號，才能在傳輸介質(zhì)上傳輸。注意：

20、數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成信號，才能在傳輸介質(zhì)上傳輸。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層18數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信：把數(shù)據(jù)以信號的形式從一處：把數(shù)據(jù)以信號的形式從一處(源發(fā)出端源發(fā)出端)傳送到傳送到另一處另一處(接收端接收端) ，并在接收端還原成原來的數(shù)據(jù)。，并在接收端還原成原來的數(shù)據(jù)。 信源信源:通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算機。 信宿信宿:通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。 信道信道:是信源和信宿之間的通信線路是信源和信宿之間的通信線路,由傳輸介質(zhì)及

21、相應(yīng)的由傳輸介質(zhì)及相應(yīng)的附屬設(shè)備組成。附屬設(shè)備組成。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層19例：例：2臺臺PC通過通過PSTN的通信系統(tǒng)模型的通信系統(tǒng)模型源點源點(源站源站):將要將要發(fā)送的信息發(fā)送的信息轉(zhuǎn)變成要傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變成要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)據(jù)。發(fā)送器發(fā)送器(MODEM)：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成信號信號，并把信號發(fā)送到信道中。，并把信號發(fā)送到信道中。接收器接收器(MODEM)：將從信道中接收來的：將從信道中接收來的信號信號，轉(zhuǎn)變成，轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。終點終點(目的站目的站)：將接收的數(shù)據(jù)還原成：將接收的數(shù)據(jù)還原成原始信息原始信息。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第

22、第3 3章章 物理層物理層20需要強調(diào)的是需要強調(diào)的是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成信號才能在信道中傳輸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成信號才能在信道中傳輸計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層213.2.2 數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式數(shù)據(jù)傳輸類型與通信方式 網(wǎng)絡(luò)中兩臺計算機通信的過程網(wǎng)絡(luò)中兩臺計算機通信的過程 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層22網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計中要解決的幾個基本問題網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計中要解決的幾個基本問題： 數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)(只能傳輸模擬信號的信道只能傳輸模擬信號的信道) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)(只能傳輸數(shù)字信號的信道只能傳輸數(shù)

23、字信號的信道) 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式 串行通信串行通信 并行通信并行通信 信道的通信方式信道的通信方式 單工通信單工通信 半雙工半雙工 全雙工通信全雙工通信 數(shù)據(jù)同步方式數(shù)據(jù)同步方式 同步通信同步通信 異步通信異步通信計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層231、數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)傳輸方式：串行通信與并行通信：串行通信與并行通信 發(fā)送端接收端串行通信信道(a)發(fā)送端b0b1b2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b0b1b2b3b4b5b6b7并行通信信道(b)計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層24串行通信特征串

24、行通信特征 串行通信串行通信 把每個二進制位按順序排列成串，形成把每個二進制位按順序排列成串，形成比特流比特流，8個比特逐位個比特逐位順序順序在一條信道在一條信道上傳送。計算機進行串行通信時，需要完成串上傳送。計算機進行串行通信時，需要完成串/并轉(zhuǎn)換。并轉(zhuǎn)換。 串行口，串行口，9針，是采用串行通信協(xié)議的擴展接口。數(shù)據(jù)傳輸率是針，是采用串行通信協(xié)議的擴展接口。數(shù)據(jù)傳輸率是115kbps230kbps。 表示：表示： COM1、COM2等，等，通常用來連接外置通常用來連接外置Modem和鼠標(biāo)和鼠標(biāo) 。同步控制同步控制發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端b0b1b2b3b4b5b6b7串行信道串行信道發(fā)送時鐘發(fā)

25、送時鐘接收時鐘接收時鐘串行通信串行通信計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層25并行通信特征并行通信特征 并行通信并行通信 多個比特以成組的方式多個比特以成組的方式在多個并行的信道上同時傳輸在多個并行的信道上同時傳輸 ,并行傳輸中并行傳輸中,一次一次傳輸傳輸8個比特個比特。速度快。速度快,但需要多個信道但需要多個信道,適用于近距離和高速率。適用于近距離和高速率。 并行接口，并行接口，是采用并行通信協(xié)議的擴展接口，是采用并行通信協(xié)議的擴展接口，簡稱并行口、并口，簡稱并行口、并口，25針，針，并口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快并口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快8倍，標(biāo)準并口的數(shù)據(jù)傳輸率為倍，

26、標(biāo)準并口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps。 表示：表示：LPT1、LPT2，一般用來連接打印機、掃描儀等一般用來連接打印機、掃描儀等 。道道信信行行并并b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1并行通信并行通信發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層262、信道的通信方式、信道的通信方式：單工、半雙工與全雙工通信：單工、半雙工與全雙工通信 發(fā)送接收單向通道雙向通道雙向通道(a)(b)(c)發(fā)送接收發(fā)送接收接收發(fā)送接收發(fā)送數(shù)據(jù)通信是雙向通信數(shù)據(jù)通信是雙向通信,而信道是實現(xiàn)雙向通信的重要特征。信道分為而信道是實現(xiàn)雙向通信的重要特征。信道

27、分為3種：種：單工信道、半雙工信道、全雙工信道。單工信道、半雙工信道、全雙工信道。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層27信道通信方式的特征信道通信方式的特征 單工通信單工通信 半雙工通信半雙工通信 全雙工通信全雙工通信發(fā)發(fā)收收發(fā)發(fā)收收半雙工通信半雙工通信發(fā)發(fā)收收發(fā)發(fā)收收全雙工通信全雙工通信發(fā)送站發(fā)送站接收站接收站信息流向信息流向單工通信單工通信計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層283、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒椒ā?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒椒?同步問題同步問題 同步是指通信的收發(fā)雙方發(fā)送和接收數(shù)據(jù)在時間基準上必須保持同步是指通信的收發(fā)雙方發(fā)送和接收數(shù)據(jù)在

28、時間基準上必須保持一致。否則會造成傳輸數(shù)據(jù)出錯。一致。否則會造成傳輸數(shù)據(jù)出錯。 實現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一。同步方實現(xiàn)收發(fā)之間的同步技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一。同步方法可分為法可分為異步方式異步方式和和同步方式同步方式。 （1）同步傳輸方式）同步傳輸方式 要求收發(fā)雙方之間的時鐘嚴格同步（收發(fā)雙方使用同一時鐘）。要求收發(fā)雙方之間的時鐘嚴格同步（收發(fā)雙方使用同一時鐘）。SYNSYN一個或多個一個或多個SYN字符字符01101000或者同步字節(jié)或者同步字節(jié)01111110控制字符控制字符數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符控制字符控制字符同步傳輸?shù)淖址麎K結(jié)構(gòu)同步傳輸?shù)淖址麎K結(jié)構(gòu)計算機科學(xué)與工程

29、系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層293、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒椒?、?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒椒?續(xù)續(xù))b0位寬位寬字符字符1字符字符4字符字符3字符字符2起始位起始位7個信息位個信息位校驗位校驗位 截止位截止位一個字符一個字符接收時鐘同步接收時鐘同步發(fā)送時鐘發(fā)送時鐘接收時鐘接收時鐘發(fā)送的字符發(fā)送的字符tb1b2b3b4b5b6異步傳輸中的比特流結(jié)構(gòu)異步傳輸中的比特流結(jié)構(gòu)v（2）異步傳輸方式（）異步傳輸方式（收發(fā)雙方時鐘獨立收發(fā)雙方時鐘獨立）計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層303.2.2*補充：數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo)補充：數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標(biāo) 1、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率

30、）、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率） 傳輸速率是指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。分為兩種傳輸速率是指數(shù)據(jù)在信道中傳輸?shù)乃俣?。分為兩種 信息速率（比特率）和碼元速率（波特率）信息速率（比特率）和碼元速率（波特率） 2、誤碼率和誤比特率、誤碼率和誤比特率 誤碼率是指碼元在傳輸過程中，錯誤碼元占總傳輸碼元誤碼率是指碼元在傳輸過程中，錯誤碼元占總傳輸碼元的概率。二進制中，誤碼率也稱誤比特率。的概率。二進制中，誤碼率也稱誤比特率。 3、信道帶寬和信道容量、信道帶寬和信道容量 信道帶寬是指信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栃诺乐袀鬏數(shù)男盘栐谠诓皇д娌皇д娴那闆r下所占的情況下所占用的頻率范圍。是通信信道的寬度，是信道頻率上界與

31、用的頻率范圍。是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之間的差，是介質(zhì)傳輸能力的度量。單位：下界之間的差，是介質(zhì)傳輸能力的度量。單位：赫茲赫茲(Hz) 信道容量是信道容量是信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)字，是信道傳輸數(shù)字信號的能力，也即單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊刃盘柕哪芰?，也即單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)。單位：特數(shù)。單位：位位/秒秒(bps)計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層311、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率）、數(shù)據(jù)通信速率（傳輸速率） 碼元速率碼元速率RB（波特率）（波特率） 每秒傳送的碼元數(shù)每秒傳送的碼元數(shù) 。也稱波特率，

32、單位：波特。也稱波特率，單位：波特/秒，秒，記作記作Baud/S,簡稱簡稱Bps或或B/s。 信息速率信息速率Rb（比特率）（比特率） 每秒傳輸二進制信息的位數(shù)。也稱比特率，單位：每秒傳輸二進制信息的位數(shù)。也稱比特率，單位：比特比特/秒，記作秒，記作bit/s,簡稱簡稱bps或或b/s。 兩者關(guān)系兩者關(guān)系 Rb= RBlog2M (其中，其中，M為采用的進制數(shù)為采用的進制數(shù),也是碼元也是碼元的編碼級數(shù)。的編碼級數(shù)。M=2，即二進制時，波特率，即二進制時，波特率=比特率比特率) 一個碼元信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在一個碼元信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往

33、往大于波特率。固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層32常用的數(shù)據(jù)傳輸速率常用的數(shù)據(jù)傳輸速率 常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位：常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位： Kb/s、Mb/s、Gb/s與Tb/s，其中： 1Kb/s = 1103 b/s 1Mb/s = 1106 b/s 1Gb/s = 1109 b/s 1Tb/s = 11012 b/s計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層33碼元速率與信息速率比較碼元速率與信息速率比較計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系第第3 3章章 物理層物理層342、誤碼率和誤比特率、誤碼率和誤比特率 信道傳輸可靠性指標(biāo)信道傳輸可靠性指標(biāo)，是，是概率值概率值 ，是衡量數(shù)據(jù)通信系，是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況