《CHed物理层》.ppt

《CHed物理层》
第 2 章 物理层
物理层的基本概念
数据通信的基础知识
物理层下面的传输媒体
信道复用技术
数字传输系统
课件制作人：谢希仁
物理层的基本概念
率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
课件制作人：谢希仁
(2) 信噪比
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
信道的极限信息传输速率 C 可表达为
C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。
课件制作人：谢希仁
香农公式表明
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。
实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。
课件制作人：谢希仁
物理层下面的传输媒体
无线电
微波
红外线
可见光
紫外线
X射线

射线
双绞线
同轴电缆
卫星
地面微波
调幅
无线电
调频
无线电
海事
无线电
光纤
电视
(Hz)
f
(Hz)
f
LF
MF
HF
VHF
UHF
SHF
EHF
THF
波段
104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
移动
无线电
电信领域使用的电磁波的频谱
课件制作人：谢希仁
导向传输媒体
双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)
无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)
同轴电缆
50  同轴电缆
75  同轴电缆
光缆
课件制作人：谢希仁
各种电缆
铜线
铜线
聚***乙烯 套层
聚***乙烯
套层
屏蔽层
绝缘层
绝缘层
外导体屏蔽层
绝缘层
绝缘保护套层
内导体
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
同轴电缆
课件制作人：谢希仁
光线在光纤中的折射
折射角
入射角
包层
（低折射率的媒体）
包层
（低折射率的媒体）
纤芯
（高折射率的媒体）
包层
纤芯
课件制作人：谢希仁
光纤的工作原理
高折射率
(纤芯)
低折射率
(包层)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
课件制作人：谢希仁
输入脉冲
输出脉冲
单模光纤
多模光纤与单模光纤
输入脉冲
输出脉冲
多模光纤
课件制作人：谢希仁
非导向传输媒体
无线传输所使用的频段很广。
短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
微波在空间主要是直线传播。
地面微波接力通信
卫星通信
课件制作人：谢希仁
共享信道
信道复用技术 频分复用、时分复用和统计时分复用
复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。
信道
A1
A2
B1
B2
C1
C2
信道
信道
A1
A2
B1
B2
C1
C2
复用
分用
(a) 不使用复用技术
(b) 使用复用技术
课件制作人：谢希仁
频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)
用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽