1、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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層2本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要求： 掌握：物理層與物理層協(xié)議的基本概念掌握：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：數(shù)據(jù)通信技術(shù)掌握：數(shù)據(jù)通信技術(shù) 理解：數(shù)據(jù)的通信方式理解：數(shù)據(jù)的通信方式 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：多路復(fù)用的分類與特點多路復(fù)用的分類與特點 掌握：數(shù)據(jù)交換技術(shù)掌握：數(shù)據(jù)交換技術(shù) 理解：同步數(shù)字體系理解：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)與工程系計

2、算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層33.2 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 在研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息交換過程時，首先要了在研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的信息交換過程時，首先要了解信息、數(shù)據(jù)與信號這三個最基本和最常用的術(shù)語之解信息、數(shù)據(jù)與信號這三個最基本和最常用的術(shù)語之間的聯(lián)系與區(qū)別。間的聯(lián)系與區(qū)別。 通信的目的是交換信息通信的目的是交換信息，為了傳送這些信息，首先，為了傳送這些信息，首先要將信息的表征形式（字母、數(shù)字、語音、圖形或圖要將信息的表征形式（字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像）用二進制代碼的像）用二進制代碼的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來表示；來表示； 為了傳輸

3、二進制代為了傳輸二進制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用碼的數(shù)據(jù)，必須將它們用模擬或數(shù)字信號模擬或數(shù)字信號編碼的方式編碼的方式表示。表示。 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間是指在不同計算機之間傳送傳送表示字母、數(shù)表示字母、數(shù)字、符號的二進制代碼字、符號的二進制代碼0、1比特序列的比特序列的模擬或數(shù)字信模擬或數(shù)字信號的過程號的過程。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層41. 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)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)（數(shù)據(jù)（data）是對客觀事物的符號表示，是用于表）是對客觀事物的符號表示，是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工

4、的原始素材，如圖形符號、數(shù)字、示客觀事物的未經(jīng)加工的原始素材，如圖形符號、數(shù)字、字母等。字母等。數(shù)據(jù)可分為數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)和和數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)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)變化連續(xù)變化的物理量，例如聲音的大小的物理量，例如聲音的大小和溫度的變化等。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)離散的不連續(xù)的量，例如文本信息，字符串（不的量，例如文本信息，字符串（不容易被處理和傳輸）容易被處理和傳輸） ASCII碼：碼：6490十進制數(shù)表示十進制數(shù)表示AZ，415A十六進十六進制數(shù)表示制數(shù)表示AZ； 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)通常被理解為二進制數(shù)字編碼。在計算

5、機網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)通常被理解為二進制數(shù)字編碼。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層5 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 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。既可以是對物質(zhì)的形態(tài)、大既可以是對物質(zhì)的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等部分或全部特性的描述，也可以是物質(zhì)與小、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；外部的聯(lián)系； 信息有各種存在形式信息有各種存在形式。 信息的載體可以是數(shù)字、文字、語信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產(chǎn)生的信

6、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； 信息量信息量計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層63. 信號的概念信號的概念 信號信號Signal：數(shù)據(jù)的物理量編碼，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)的電磁編碼或電編碼，是指數(shù)據(jù)的電磁編碼或電編碼，信信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號的表現(xiàn)形式。號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號的表現(xiàn)形式。 信號可分為信號可分為模擬信號模擬信號和和數(shù)字信號數(shù)字信號兩種兩種 ；

7、模擬信號模擬信號（analog signal）是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波?；螂姶挪?。 數(shù)字信號數(shù)字信號（digital signal）是一系列離散的電脈沖、光脈沖是一系列離散的電脈沖、光脈沖等。數(shù)字信號是用兩種不同的電平去表示等。數(shù)字信號是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的比特序列的電壓脈沖信號表示；電壓脈沖信號表示； 按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋停ㄐ畔到y(tǒng)分為按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信系統(tǒng)分為模擬通模擬通信系統(tǒng)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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理

8、層7 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：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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層8 模擬信號與數(shù)字信號可以混合應(yīng)用，使用模模擬信號與數(shù)字信號可以混合應(yīng)用，使用模/ /數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換裝置可以將模擬信號變換成數(shù)字信號換裝置可以將模擬信號變換成數(shù)字信號, , 數(shù)字信號也可數(shù)字信號也可相互轉(zhuǎn)化為模擬信號。模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸，數(shù)相互轉(zhuǎn)化為模擬信號。模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸，數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸如圖

9、字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸如圖2-22-2所示。所示。D/AD/AA/DA/D調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器交換機交換機圖圖2-22-2數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層9 4. 4.信道信道 信道信道(information channels)(information channels)是信號在通信系統(tǒng)中是信號在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)耐ǖ溃切盘枏陌l(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩怂?jīng)過的傳輸?shù)耐ǖ?，是信號從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩怂?jīng)過的傳輸介質(zhì)。一條傳輸媒介上可以有多條信道（多路復(fù)傳輸介質(zhì)。一條傳輸媒介上可以有多條信道（多路復(fù)用）

10、，如圖用），如圖2-32-3所示。所示。傳輸媒介信道圖圖2-3 2-3 多條信道多條信道 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層10物理信道的分類方法物理信道的分類方法 按傳輸介質(zhì)的不同可分為按傳輸介質(zhì)的不同可分為: : 有線信道有線信道 無線信道無線信道 按傳輸信號的不同可分為按傳輸信號的不同可分為: : 數(shù)字信道數(shù)字信道 模擬信道模擬信道計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層11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

11、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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層12 9. 9. 碼元和碼字碼元和碼字 在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳送的每一位二進制數(shù)被稱為在計算機網(wǎng)絡(luò)中傳

12、送的每一位二進制數(shù)被稱為“碼元碼元”或或“碼位碼位”，由，由7 7個碼元組成的二進制序列被稱為個碼元組成的二進制序列被稱為“碼字碼字” 例如：二進數(shù)例如：二進數(shù)“1000001”1000001”就是一個碼字，在就是一個碼字，在7 7位的位的ASIIASII的數(shù)據(jù)通信中，這個碼字就代表的數(shù)據(jù)通信中，這個碼字就代表ASIIASII碼碼“A”A”碼元：一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元。碼元攜帶的信息量由碼元：一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元。碼元攜帶的信息量由碼元取的離散值個數(shù)決定。碼元取的離散值個數(shù)決定。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層13碼元與比特的比較碼元與

13、比特的比較計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層14圖圖2-4 2-4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成 2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 1.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層15輸入漢字數(shù) 字 比 特 流模 擬 信 號模 擬 信 號公 用 電 話 網(wǎng)數(shù) 字 比 特 流PC調(diào) 制 解 調(diào) 器調(diào) 制 解 調(diào) 器顯示漢字源 系 統(tǒng)傳 輸 系 統(tǒng)目 的 系 統(tǒng)源 點發(fā) 送 器傳 輸 系 統(tǒng)接 收 器終終點點輸 入信 息發(fā) 送 的 信 號接 收 的 信 號輸 入數(shù) 據(jù)輸

14、 出數(shù) 據(jù)輸 出信 息圖圖2-6 2-6 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層16 2.1.32.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的技術(shù)指標主要從數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信系統(tǒng)的技術(shù)指標主要從數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量質(zhì)量和和數(shù)量數(shù)量來體現(xiàn)。質(zhì)量指信息傳輸?shù)目煽啃?，一般用來體現(xiàn)。質(zhì)量指信息傳輸?shù)目煽啃?，一般用誤碼率誤碼率來衡量。而數(shù)量指標包括兩方面：一是信道的傳輸能力，來衡量。而數(shù)量指標包括兩方面：一是信道的傳輸能力，用用信道容量信道容量來衡量；另一方面指

15、信道上傳輸信息的速度，來衡量；另一方面指信道上傳輸信息的速度，相應(yīng)的指標是相應(yīng)的指標是數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層17 1. 1. 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘繑?shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘? . 比特率比特率 比特率又稱為信息速率，反映一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)每秒所比特率又稱為信息速率，反映一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)每秒所傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位是每秒比特傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位是每秒比特( (位位/ /秒秒) )，以，以b/sb/s或或bpsbps表示。表示。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與

16、工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層18 數(shù)據(jù)傳輸速率的計算公式如下數(shù)據(jù)傳輸速率的計算公式如下: : S=1/Tlog S=1/Tlog2 2N N（b/sb/s） （2-12-1） 式中式中: : T T為一個數(shù)字脈沖信號的寬度（全寬碼）或重復(fù)周為一個數(shù)字脈沖信號的寬度（全寬碼）或重復(fù)周期（歸零碼），單位為秒；期（歸零碼），單位為秒； N N為一個碼元所取的離散值個數(shù)。為一個碼元所取的離散值個數(shù)。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層19 波特率波特率 波特率指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，線路上每秒傳送的波形個波特率指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，線路上

17、每秒傳送的波形個數(shù)。波特率又稱為波形速率或碼元速率，單位為波特，記數(shù)。波特率又稱為波形速率或碼元速率，單位為波特，記作作BaudBaud。若每個碼元所含的信息量為。若每個碼元所含的信息量為1 1比特，則波特率等比特，則波特率等于比特率。計算公式：于比特率。計算公式： B=1/T B=1/T（BaudBaud） （2-22-2） 式中式中:T:T為信號碼元的寬度，單位為秒。為信號碼元的寬度，單位為秒。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層20在計算機通信中在計算機通信中，常將，常將“比特率比特率”稱為稱為“波特率波特率”，即：，即： 1 1波特（波特

18、（B B）= 1= 1比特（比特（bitbit）= 1= 1位位/ /秒（秒（b/sb/s）例例2-12-1：電傳打字機最快傳輸率為每秒：電傳打字機最快傳輸率為每秒1010個字符個字符/ /秒，每秒，每個字符包含個字符包含1111個二進制位，則數(shù)據(jù)傳輸率為：個二進制位，則數(shù)據(jù)傳輸率為：1111位位/ /字字符符1010個字符個字符/ /秒秒=110=110位位/ /秒秒=110=110波特（波特（BaudBaud）。）。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層21 兩者關(guān)系兩者關(guān)系 S= Blog2N (其中，其中，M為采用的進制數(shù)為采用的進制數(shù),也

19、是也是碼元的編碼級數(shù)。碼元的編碼級數(shù)。M=2，即二進制時，波特，即二進制時，波特率率=比特率比特率) 一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以一個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，比特率往往大于在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波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。個比特。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層22 2. 2.信道帶寬信道帶寬 信道帶寬（信道帶寬（BandwidthBandwidth簡稱帶寬）又叫頻寬是指信道簡稱帶寬）又叫頻寬是指信道所能傳送的信號的頻率寬度，

20、也就是可傳送信號的最高頻所能傳送的信號的頻率寬度，也就是可傳送信號的最高頻率與最低頻率之差。單位：赫茲。率與最低頻率之差。單位：赫茲。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層23 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，因此網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，因此網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點到另一點所能通過的“最高數(shù)據(jù)率最高數(shù)據(jù)率”。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層24 常用的數(shù)據(jù)

21、傳輸速率單位：常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位：千比每秒，即千比每秒，即 kb/s kb/s （10103 3 b/sb/s）兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/sMb/s（10106 6 b/sb/s）吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/sGb/s（10109 9 b/sb/s）太比每秒，即太比每秒，即 Tb/sTb/s（101012 12 b/sb/s）請注意：在計算機界，請注意：在計算機界，K = 2K = 210 10 = 1024= 1024，M = 2M = 22020, , G = 2 G = 23030, T = 2, T = 24040。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)

22、絡(luò)第3 3章章 物理層物理層25 3. 3. 信道容量信道容量 信道容量是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要信道容量是衡量一個信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)，信道容量是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸數(shù)參數(shù)，信道容量是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸數(shù)據(jù)的最大容量，單位是據(jù)的最大容量，單位是b/s(bpsb/s(bps) )。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層26 奈奎斯特定理奈奎斯特定理 早在早在19241924年，奈奎斯特（年，奈奎斯特（NyquistNyquist）推導(dǎo)出）推導(dǎo)出無噪聲無噪聲有限有限帶寬信道的帶寬信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率最大數(shù)據(jù)傳輸率公式，該公

23、式指出了如果是離公式，該公式指出了如果是離散的信道容量，則無噪聲下的碼元速率極限值散的信道容量，則無噪聲下的碼元速率極限值B B與信道帶寬與信道帶寬W W的關(guān)系為：的關(guān)系為：B=2WB=2W（BaudBaud）；無噪信道傳輸能力公式為：）；無噪信道傳輸能力公式為： C=2WlogC=2Wlog2 2N N（b/sb/s） （2-42-4） 式中的：式中的： C C為理想低通信道下的極限數(shù)據(jù)率。為理想低通信道下的極限數(shù)據(jù)率。 W W為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單為信道的帶寬，即信道傳輸上、下限頻率的差值，單位為位為HzHz。 N N為一個碼元所取的離散值個數(shù)。為一個碼元所取的離散

24、值個數(shù)。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層27 例例2-2:2-2:若某信道帶寬為若某信道帶寬為4kHz4kHz，任何時刻數(shù)字信號可取，任何時刻數(shù)字信號可取0 0、1 1、2 2、3 3四種電平之一，則最大數(shù)據(jù)速率為：四種電平之一，則最大數(shù)據(jù)速率為： C = 2 C = 2 4 4 log log2 24 = 16kb/s4 = 16kb/s計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層284. 4. 誤碼率誤碼率 誤碼率（誤碼率（BERBER：biterrorbiterror）：二進制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯）

25、：二進制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。的概率。誤碼率計算公式為：誤碼率計算公式為： PePe= =NeNe/N /N （2-52-5） 式中的式中的NeNe為其中出錯的碼元數(shù)為其中出錯的碼元數(shù)( (二進制時等同于比特二進制時等同于比特數(shù)數(shù)) )，N N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總碼元數(shù)為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總碼元數(shù)( (二進制時等同于比特數(shù)二進制時等同于比特數(shù)比特比特數(shù)數(shù)) )。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層29 香農(nóng)定理香農(nóng)定理 1948 1948年，香農(nóng)（年，香農(nóng)（C.ShannonC.Shannon）把奈奎斯特的工作擴大）把奈奎斯特的工作擴大到信道受到隨機（熱）噪

26、聲干擾的情況到信道受到隨機（熱）噪聲干擾的情況, ,如圖如圖2-72-7所示。所示。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層30通信質(zhì)量較好的信道（帶寬受限、 有較少的噪聲、 干擾和失真）輸入信號波形輸出信號波形(失真不嚴重)輸入信號波形(a)(b)通信質(zhì)量很差的信道（帶寬受限、 有很大的噪聲、 干擾和失真）輸出信號波形( 失真很嚴重)圖圖2-7 2-7 數(shù)字信號通過實際的信道數(shù)字信號通過實際的信道計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層31 可以嚴格地證明；在被高斯白噪聲干擾的信道中，可以嚴格地證明；在

27、被高斯白噪聲干擾的信道中，傳送的最大信息速率傳送的最大信息速率C C由下述公式確定：由下述公式確定： C=W C=W* *loglog2 2(1+S/N) (1+S/N) （2-62-6） 公式中的公式中的W W是信道帶寬（赫），是信道帶寬（赫），S S是信號功率是信號功率（瓦），（瓦），N N是噪聲功率（瓦）。是噪聲功率（瓦）。 計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層322.2 數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù) 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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層33網(wǎng)

28、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 模擬通信模擬通信 數(shù)字通信數(shù)字通信 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)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 同步方式同步方式 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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層34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)送按照信號傳

29、送方向與時間的關(guān)系，數(shù)據(jù)通信分為按照信號傳送方向與時間的關(guān)系，數(shù)據(jù)通信分為3種：單工通信、半雙工種：單工通信、半雙工通信、全雙工通信。通信、全雙工通信。計算機科學(xué)與工程系計算機科學(xué)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層35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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層36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：

30、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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層37串行通信特征串行通信特征 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和鼠標和鼠標 。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)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)與工程系計算機網(wǎng)絡(luò)第計算機網(wǎng)絡(luò)第3 3章章 物理層物理層38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