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第八章 物理层 知识点 物理层功能 数据通信的基本知识 传输介质 物理层特性和标准举例－EIA232接口 物理层功能 物理层是网络体系结构中的最底层，直接和通信介质打交道，执行数据传输的任务，其基本功能是在通信介质上实现0、1比特流的传输。 物理层功能 物理层不是指具体的传输介质。 物理层向上为数据链路层提供服务，向下直接与传输介质相连，起着数据链路层与传输介质之间的逻辑接口的作用。 数据通信的基本概念 信息、数据和信号 信息发送前要编码成数据，数据要用信号表示才能发送到对方。 对方从信号中还原出数据，进而得到信息。 数据 数据分为模拟数据和数字数据。 数字数据是指离散（不连续）的量，指有限的几个值，如1，3，6，在这些值之间没有其他的数据。 模拟数据是指连续的量，包括某个范围内的所有可能的数据，如区间[1，10］之间所有的实数。 信号 与数据类似，信号也分成模拟信号和数字信号。 模拟信号是连续的，取遍某个区间内的所有值。数字信号是离散的，只包含几个值，如0，1，从一个值变为另一个值是以突变的形式出现的，没有经过中间的过程。 模拟信号和数字信号 周期信号和非周期信号 最基本的周期信号－正弦信号 信号的频谱和带宽 一个信号可以分解成一系列正弦波的组合，这些正弦波都有着不同的频率，组成这个信号的所有正弦波的频率构成一个集合，称为信号的频谱。 在信号频谱中最高频率和最低频率的差，称为信号的带宽。 信道 信道是信号从一端到达另一端所走的通道，信道是建立在传输介质之上的。一条传输介质上可以有多条信道 ，一条信道只允许传输一路信号。 信道 根据传输信号的不同，信道可以分为模拟信道和数字信道，模拟信道用来传输模拟信号，而数字信道用来传输数字信号。 每个信道都有其能够传输信号的频率范围，这个范围称为信道的带宽。信道的带宽越大，数据的传输速率就越高。 数据通信系统模型 DTE和DCE DTE是指数据终端设备(Data Terminal Equipment, DTE)，DTE产生、接收和处理二进制数字数据，DTE最典型的代表是计算机。 DCE是指数据电路终端设备(Data Circuit Terminal Equipment, DCE) 。DCE将DTE产生的信号转换成能够在通信网络中传输的信号形式。最典型的DCE是调制解调器（Modem）。 DTE和DCE 数据表示和信号转换 数据要从一端发送到另一端，必须先被转换成信号，用信号来表示数据。 数字数据可以用数字信号来表示，也可以用模拟信号来表示。 模拟数据可以用模拟信号表示，也可以用数字信号表示。 模拟信号和数字信号之间可相互转换，转换的目的是让信号能够更好地传输，能够传输更远的距离或提供好的抗干扰性能。 数字－数字 用数字信号表示数字数据称为数字－数字编码。 三种编码方式：不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。 数字－数字 数字－模拟 将数字信号转换为模拟信号的过程，称为调制。 将数字信号调制成模拟信号的三种基本方法是： 幅移键控（Amplitude Shift Keying，ASK） 频移键控（Frequency Shift Keying，FSK） 相移键控（Phase Shift Keying，PSK） 数字－模拟 模拟－模拟 模拟数据用模拟信号来表示，称为模拟－模拟调制。 模拟－模拟调制有三种方法： 调幅（Amplitude Mudulation，AM） 调频（Frequency Mudulation ，FM） 调相（Phase Mudulation ，PM）。 模拟－模拟 在调幅中，载波的振幅根据调制信号的振幅变化而变化，载波的频率和相位不发生变化。 在调频中，载波的频率根据调制信号的振幅变化而变化，载波的振幅和相位不发生变化。 在调相中，载波的相位根据调制信号的振幅变化而变化，载波的振幅和频率不发生化。 模拟－数字 将模拟信号转换为数字信号称为模拟－数字。 将模拟信号转换为数字信号的技术称为脉码调制（Pulse Code Mudulation，PCM）。 PCM由4个过程组成：采样、量化、二进制编码、数字－数字编码。 PCM：采样 采样就是每隔一段相等的时间测量一次模拟信号的振幅。 PCM：量化 量化实际上把采样后的结果划分为若干个等级，每个等级用一个数字来表示。 PCM：二进制编码 二进制编码是将量化的结果用二进制数来表示。 需要用多少位二进制数来表示一个量化结果取决于量化时划分的等级数目，等级越多，需要的位数也就越多。 如量化结果在-127~127之间，则需要的二进制比特数为8位，最高位的1位比特代表符号位，0代表正，1代表负，其余的7个比特代表数值的大小。 PCM：数字－数字编码 采用