第三讲物理层2教学材料.ppt

必答题 2.1什么是数据、信息和信号？Date1COPUTER NETWORK 通信是为了交换信息（Information）信息的载体可以是数字、文字、语音、图形和图像，我们常称它们为数据（Data）数据是对客观事实进行描述与记载的物理符号信息是数据的集合、含义与解释 信号（Signal）是数据的电磁波表示形式Date2COPUTER NETWORK 2.2 什么是模拟通信，什么是数字通信？模拟传输和数字传输各有何优缺点？Date3COPUTER NETWORK 2.3 为什么数字化是今后通信的发展方向？Date5COPUTER NETWORK 1数字通信与模拟通信相比具有明显的优点： 首先是抗干扰能力强模拟信号在传输过程中和叠加的噪声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通信质量数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性 其次是远距离传输仍能保证质量因为数字通信是采用再生中继方式，能够消除噪音，这样通信质量便不受距离的影响，可高质量地进行远距离通信 此外，它还具有适应各种通信业务要求（如、电报、图像、数据等），便于实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信网的计算机管理等优点。

由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必将取代模拟通信 2. 数字机比模拟机使用更广泛 3. 数字设备越来越便宜Date6COPUTER NETWORK 2.4什么是单工、半双工、全双工通信？他们分别在哪些场合下使用？Date7COPUTER NETWORK （1）单工通信方式 在单工信道上信息只能在一个方向传送发送方不能接收，接受方不能发送无线电广播和电视广播都是单工传送的例子 （2）半双工通信方式 在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同时发送和接收航空和航海无线电台以及对讲机等都是这种方式通信的这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，又有双向传送信息的能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工便宜在要求不很高的场合，多采用这种通信方式 （3）全双工通信方式 这是一种可同时进行信息的传递的通信方式现代的通信都是采用这种方式其要求通信双方都有发送和接收设备，而且要求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备较昂贵Date8COPUTER NETWORK 2.5 为什么研究同步技术？它包括哪俩方面？实现方法是什么？Date9COPUTER NETWORK 在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上保持步调一致，亦即同步，才能准确的传送信息。

要求接收端根据发送数据的起止时间和时钟频率，来校正自己的时间基准与时钟频率这个过程叫位同步或码元同步在传送由多个码元组成的字符以及由许多字符组成的数据块时，通信双方也要就信息的起止时间取得一致，这个过程叫字符同步 位同步包括内同步和外同步 字符同步包括同步和异步Date10COPUTER NETWORK 2.6 什么是异步传输与同步传输？其主要差别是什么？Date11COPUTER NETWORK 异步传输即把各个字符分开传输，字符与字符之间插入同步信息这种方式也叫起止式， 异步传输不适合于传送大的数据块，例如磁盘文件同步传输在传送连续的数据块时比异步传输更有效按这种方式，发送方在发送数据之前先发送一串同步字符SYN（编码为0010110），接收方只要检测到两个以上SYN字符确认已进入同步状态，准备接收数据，随后双方以同一频率工作（数字数据信号编码的定时作用也表现在这里），直到传送完指示数据结束的控制字符这种方式仅在数据块前加入控制字符SYN，所以效率更高，但实现起来较复杂在短距离高速数据传输中，多采用同步传输方式Date12COPUTER NETWORK 2.7 数据信息的调制编码有几种形式?优缺点是什么？Date13COPUTER NETWORK 不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）NRZ码规定用负电平表示“0”，用正电平表示“1” 。

接收端无法确定每个比特从什么时候开始，什么时候结束 曼氏编码（Manchester）自带同步信号，在曼氏编码中每个比特持续时间分为两半前一半时间为反码，后一半时间为原码 差分曼氏编码（Difference Manchester）是对曼氏编码的改进它与曼氏编码的不同之处主要是：每比特的中间跳变仅做同步用；每比特的值根据其开始边界是否发生跳变决定，每比特开始除出现电平跳变表示二进制“0”，不发生跳变表示二进制“1” Date14COPUTER NETWORK 2.8什么是调制？解释常用的三种调制方式优缺点是什么？Date15COPUTER NETWORK （1）调幅（AM，AmplitudeModulation）调幅即指载波的振幅随计算机送出的基带数字信号变化而变化例如数字信号0对应与无载波输出，1对应与有载波输出调幅也可以表述为用两个不同的载波信号的幅值分别代表二进制数字0和12）调频（FM，FrequencyModulation）调频即指载波的频率随计算机送出的基带数字信号变化而变化调频也可表述为用两个不同的载波信号的频率分别代表二进制数字0和1 （3）调相（PM，PhaseModulation） 调相指载波的初始相位随计算机送出的基带数字信号变化而变化。

调相也可以表述为两个不同的载波信号的初相位来代表二进制数字0和1这种只有两种相位（如0o或180o）的调制方式称为两相调制ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术在FSK方式下， 路上，使用FSK可以实现 全双工操作在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术，可以对传输 速率起到加倍的作用Date16COPUTER NETWORK 2.9 什么是脉码调制PCM？可分为几步？Date17COPUTER NETWORK 将模拟信号变换为 数字信号的常用方法是脉码调制PCM（Pulse Code Modulation）PCM的取样、量化和编码三个步骤 即每隔一定的时间间 隔，取模拟信号的当前值作为样本 对取样信号幅度的连续变化进行离散处理，称之为量化通常采用“四舍五入”的方法进行分级取整，将样值取成某一规定的标准值， 以便后面能用一定位数的二进制代码来一一对应地表示其脉冲幅值 Date18COPUTER NETWORKDate19COPUTER NETWORKDate20COPUTER NETWORK 抢答题 2.10试比较双绞线、同轴电缆、光缆三种传输介质的特性。

Date21COPUTER NETWORK 2.11微波通信有何优缺点？Date22COPUTER NETWORK 微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大； 微波传输质量较高； 微波接力通信的可靠性较高； 微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较，建设投资少，见效快 当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点： 相邻站之间必须直视，不能有障碍物 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响； 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差； 对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力Date23COPUTER NETWORK 2.12什么是卫星通信？其主要特点什么？Date24COPUTER NETWORK面试主管：你对电脑懂多少？应聘者：懂一点，我戴过电子表，玩过任天堂，房间有一台电视还有，我看过同学用DOS开机，两次面试主管：下一位！面试主管：你对电脑懂多少？应聘者：嗯，那要看是哪一种电脑了一般的超次掌上型矽单晶片时脉输出电脑（电子表）比较简单，我小学时候常常使用他的解译编码作业流程（闹铃功能）至于多功能虚拟实境模拟器（任天堂）就复杂得多，不过我曾经完整测试过许多静态资料储存单体（只玩卡带破关）。

长大后我对复频道超高频无线多媒体接收仪器（电视）开始产生兴趣，每天晚上都会追踪特定频道的资料(指八点档电视剧)至于传统的电脑，我手下的一位工作伙伴（同学）经常在我的监控之下进行主储存矽单体与磁化资料存取器之间的信号交换（指用DOS开机）面试主管：很好，明天开始上班你的配车在地下二楼，附车位，这是钥匙Date25COPUTER NETWORKv教学目的： 掌握:数据编码技术 了解：基带传输的基本概念 掌握：频带传输的基本概念Date26COPUTER NETWORKv教学重点：数据编码技术基带传输的基本概念频带传输的基本概念v教学难点:数据编码基带传输的基本概念Date27COPUTER NETWORK3.3 数据编码技术3.3.1 数据编码类型Date28COPUTER NETWORK3.3.2 模拟数据编码方法 Date29COPUTER NETWORK 将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制，将调制设备称为调制器（modulator）； 将接收端模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调，将解调设备称为解调器（demodulator）； 同时具备调制与解调功能的设备称为调制解调器（modem）。

Date30COPUTER NETWORK u（t）=umsin（t+0） 3个可以改变的电参量：振幅um角频率相位 可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的Date31COPUTER NETWORK1.振幅键控（amplitude shift keying , ASK） 2.移频键控（ frequency-shift keying ，FSK ） 3.移相键控（phase-shift keying，PSK） Date32COPUTER NETWORK3.3.3 数字数据编码方法 基带传输在基本不改变数字数据信号频带（即波形） 的情况下直接传输数字信号，可以达到很高的数据传 输速率与系统效率; 在基带传输数字数据信号的编码方式主要有：非归零码NRZ； 曼彻斯特（manchester）编码；差分曼彻斯特（differencemanchester）编码Date33COPUTER NETWORK1.非归零码NRZ 方法:用低电平表示逻辑“0”,高电平表示逻辑“1” NRZ码的缺点是无法判断一位的开始与结束，收发双方不能保持同步；为保证收发双方的同步，必须在发送NRZ码的同时，用另一个信道同时传送同步信号； 如果信号中“1”与“0”的个数不相等时，存在直流分量。

Date34COPUTER NETWORK2.曼彻斯特（manchester）编码曼彻斯特编码的规则：每比特的周期T分为前T/2与后T/2两部分；通过前T/2传送该比特的反码，通过后T/2传送该比特的原码Date35COPUTER NETWORK曼彻斯特编码的优点： 每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T； 利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号；曼彻斯特编码信号又称做“自含钟编码”信号，发送曼彻斯特编码信号时无需另发同步信号Date36COPUTER NETWORK差分曼彻斯特（difference manchester）编码差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点是： 每比特的中间跳变仅做同步之用； 每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定; 一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制0,不发生跳变表示传输二进制1Date37COPUTER NETWORK数字数据编码信号的波形Date38COPUTER NETWORK 曼彻斯特编码（ManchesterEncoding），也叫做相位编码(PE)；常用于局域网传输在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号。

但在不同的书籍中，曼彻斯特编码中，电平跳动表示的值不同，这里。