6 计算机网络技术 选取某一频率范围的正（余）弦模拟信号作为载波，然后将要传送的数字数据“寄载”在载 波上，利用数字数据对载波的某些特性（振幅A、频率￡、相位中）进行控制，使载波特性 发生了变化，然后将变化了的载波送往线路进行传输。也就是说，在发送端，需要将二进 制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传输的模拟信号，即所谓的调制(modulation): 而在接收端，则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的二进制数据，即所谓的解调 (demodulation)。通常将在发送端承担调制功能的设备称为调制器(modulator),而将在 接收端承担解调功能的设备称为调制器(demodulator)。由于数据通信是双向的，所以实 际上在数据通信的任何一方都要同时具备调制和解调功能，我们将同时具备这两种功能的 设备称为调制解调器(modem)。调制解调器俗称为“猎”，当同学们通过传统电话线上网时 就要用到该设备。 由于正弦交流信号的载波可以用Asin(2π∫t+中)表示，即参数振幅A、频率∫和相位 中的变化均会影响信号波形，故振幅A、频率∫和相位中都可作为控制载波特性的参数，又 称为调制参数，并由此产生出三种基本的调制形式。 1.幅度调制 幅度调制又叫振幅键控(ASK),在幅度调制中，频率和相位为常量，幅度随发送的数字 数据而变化。当发送的数据为“1”时，振幅调制信号的振幅保持某个电平不变，即有载波 信号发射：当发送的数据为“0”时，振幅调制信号的振幅为零，即没有载波信号发射。如 图3.4()所示，不难看出，振幅调制实际上相当于用一个受数字基带信号控制的开关来开 启和关闭正弦载波。 幅度调制方式易受突发性干扰的影响，不是一种理想的调制方式。 2.频率调制 频率调制也叫频率键控(S),在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量。如图 3.4b)所示，数字信号“0”和“1”分别用两种不同频率的波形表示，当传输的数据为“0 时，频率调制信号的角频率为2π∫：当传输的数据为“1”时，频率调制信号的角频率为 2f2 频率调制不仅实现简单，而且比调幅技术有较高的抗干扰性，所以是一种常用的调制 方法。 3.相位调制 相位调制也叫相位键控(PS)。在相位调制中，振幅和频率为常量，但通过控制或改变 正弦载波信号的相位来表示二进制数据。按照使用相位的绝对值还是相位的相对偏移来表 示二进制数据将相位调制分为绝对调相和相对调相：按照对一个完整周期的相位等分方式 将相位调制分为二相制、四相制、八相制等。 绝对调相是指将一个完整载波周期的相位按相制要求进行划分，然后按划分后的相位 绝对值来表示不同的二进制数据。以二相制为例，我们将一个完整周期的相位进行二等分
6 计算机网络技术 选取某一频率范围的正(余)弦模拟信号作为载波，然后将要传送的数字数据“寄载”在载 波上，利用数字数据对载波的某些特性（振幅 A、频率 f、相位ф）进行控制，使载波特性 发生了变化，然后将变化了的载波送往线路进行传输。也就是说，在发送端，需要将二进 制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传输的模拟信号，即所谓的调制（modulation）； 而在接收端，则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的二进制数据，即所谓的解调 （demodulation）。通常将在发送端承担调制功能的设备称为调制器（modulator），而将在 接收端承担解调功能的设备称为调制器（demodulator）。由于数据通信是双向的，所以实 际上在数据通信的任何一方都要同时具备调制和解调功能，我们将同时具备这两种功能的 设备称为调制解调器（modem）。调制解调器俗称为“猫”，当同学们通过传统电话线上网时 就要用到该设备。 由于正弦交流信号的载波可以用 Asin(2πƒ t+ф)表示，即参数振幅 A、频率ƒ 和相位 ф的变化均会影响信号波形，故振幅 A、频率ƒ 和相位ф都可作为控制载波特性的参数，又 称为调制参数，并由此产生出三种基本的调制形式。 1. 幅度调制 幅度调制又叫振幅键控(ASK)，在幅度调制中，频率和相位为常量，幅度随发送的数字 数据而变化。当发送的数据为“1”时，振幅调制信号的振幅保持某个电平不变，即有载波 信号发射；当发送的数据为“0”时，振幅调制信号的振幅为零，即没有载波信号发射。如 图 3.4(a)所示，不难看出，振幅调制实际上相当于用一个受数字基带信号控制的开关来开 启和关闭正弦载波。 幅度调制方式易受突发性干扰的影响，不是一种理想的调制方式。 2. 频率调制 频率调制也叫频率键控(FSK)，在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量。如图 3.4(b)所示，数字信号“0”和“1”分别用两种不同频率的波形表示，当传输的数据为“0” 时，频率调制信号的角频率为 2πƒ 1；当传输的数据为“1”时，频率调制信号的角频率为 2πƒ 2。 频率调制不仅实现简单，而且比调幅技术有较高的抗干扰性，所以是一种常用的调制 方法。 3. 相位调制 相位调制也叫相位键控(PSK)。在相位调制中，振幅和频率为常量，但通过控制或改变 正弦载波信号的相位来表示二进制数据。按照使用相位的绝对值还是相位的相对偏移来表 示二进制数据将相位调制分为绝对调相和相对调相；按照对一个完整周期的相位等分方式 将相位调制分为二相制、四相制、八相制等。 绝对调相是指将一个完整载波周期的相位按相制要求进行划分，然后按划分后的相位 绝对值来表示不同的二进制数据。以二相制为例，我们将一个完整周期的相位进行二等分
第3章物理层 从而得到关于相位的绝对值0°和180°，然后，分别用用中=0°代表“0”、中=180°代 表“1”，或者反过来分别用Φ=0°代表“1”、Φ=180°代表“0”。若为四相制，则需要 对一个完整周期的相位进行四等分，使输出相位有四种变化状态，如为0°、90°、180° 和270°，从而可以用这四种相位角变化分别代表二进制数据00,01,10,11。显然，在 四相调制情况下，由于每个载波周期可包含2个比特（位）的信息，从而数据传输效率比二 相调制增加一倍。 所谓相对相位调制则是利用前后码元信号相位的相对偏移来表示不同的二进制数据 的，相对偏移量的大小与采用的相制有关。以两相调制为例，相对偏移取0°和180°两个 值，若所要传输的数据为二进制“1”时，则载波相位要发生180°的跳变：若当传输的为 二进制“0”时，则载波相位不发生跳变，即跳变为0°。 从理论上讲，多相相位调制中的制数是不受限制的，但在实际实现中，我们必须考虑 对微小相位变化的检测能力。可以看出，相位调制方法较幅度调相和频率调相在实现技术 要复杂得多，但其具有很强的抗干扰能力和较高的编码效率。 01000110 -WM w (a)幅度调制 M-----WW ()频率调制 五f2 (c)绝对相位调制 相对相位调制 图34三种调制方式的波形
第 3 章 物理层 7 从而得到关于相位的绝对值 0°和 180°，然后，分别用用Ф＝0°代表“0”、Ф＝180°代 表“1”，或者反过来分别用Ф＝0°代表“1”、Ф＝180°代表“0”。若为四相制，则需要 对一个完整周期的相位进行四等分，使输出相位有四种变化状态，如为 0°、90°、180° 和 270°，从而可以用这四种相位角变化分别代表二进制数据 00，01，10，11。显然，在 四相调制情况下，由于每个载波周期可包含 2 个比特(位)的信息，从而数据传输效率比二 相调制增加一倍。 所谓相对相位调制则是利用前后码元信号相位的相对偏移来表示不同的二进制数据 的，相对偏移量的大小与采用的相制有关。以两相调制为例，相对偏移取 0°和 180°两个 值，若所要传输的数据为二进制“1”时，则载波相位要发生 180°的跳变；若当传输的为 二进制“0”时，则载波相位不发生跳变，即跳变为 0°。 从理论上讲，多相相位调制中的制数是不受限制的，但在实际实现中，我们必须考虑 对微小相位变化的检测能力。可以看出，相位调制方法较幅度调相和频率调相在实现技术 要复杂得多，但其具有很强的抗干扰能力和较高的编码效率。 (a) 幅度调制 (b) 频率调制 (c) 绝对相位调制 相对相位调制 图 3.4 三种调制方式的波形
R 计算机网络技术 3.2传输介质 传输介质泛指计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体，特指用来连接各个通信 处理设备的物理介质。传输介质是构成物理信道的重要组成部分，计算机网络中使用各种 传输介质来组成物理信道。 3.2.1传输介质的分类 传输介质包括有线传输介质和无线传输介质两大类。有线介质将信号约束在一个物理 导体之内，如双绞线、同轴电缆和光纤等，故又被称作有界介质：而无线传输介质如无线 电波、红外线、激光等由于不能将信号约束在某个空间范围之内，故又被称为无界介质。 究竞选择哪一种传输介质，必须考虑到价格、安装难易程度、容量、抗干扰能力、衰减等 方面的因素，同时还要根据具体的运行环境通盘考虑。下面就一些典型的有线传输介质和 无线传输介质进行介绍。 3.2.2有线传输介质 1.双绞线 双绞线TP(Twisted Pair)是目前使用最广泛，价格最低廉的一种有线传输介质。 “Twisted”源于双绞线电缆的内部结构。在内部由若干对两两绞在一起的相互绝缘的铜导 线组成，导线的典型直径为1m(在0.4m至1.4m之间)。这所以采用这种两两相纹的 绞线技术，是为了抵消相邻线对之间的电磁干扰和减少近端串扰。 双绞线既可以传输模拟信号，又能传输数字信号。用双绞线传输数字信号时，其数据 传输率与电缆的长度有关。距离短时，数据传输率可以高一些。典型的数据传输率为10Ms 和100Mbps,也可高达1000Mbps。双绞线按照是否有屏蔽层又可以分为屏蔽双纹线(STP) 和非屏蔽双绞线(UTP)。图3.5给出了STP和UTP的示意图。STP由于采用了良好的屏蔽层， 所以抗干扰性较好，但由于价格较贵，因此在实际组网中用的不是很多。 屏蔽双绞线S 非屏蔽双纹线TP 外套 双绞线 箔屏层 绝缘层 STP接头→子一 J-45接头→二了一 图3.5UTP和STP的示意图
8 计算机网络技术 3.2 传输介质 传输介质泛指计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体，特指用来连接各个通信 处理设备的物理介质。传输介质是构成物理信道的重要组成部分，计算机网络中使用各种 传输介质来组成物理信道。 3.2.1 传输介质的分类 传输介质包括有线传输介质和无线传输介质两大类。有线介质将信号约束在一个物理 导体之内，如双绞线、同轴电缆和光纤等，故又被称作有界介质；而无线传输介质如无线 电波、红外线、激光等由于不能将信号约束在某个空间范围之内，故又被称为无界介质。 究竞选择哪一种传输介质，必须考虑到价格、安装难易程度、容量、抗干扰能力、衰减等 方面的因素，同时还要根据具体的运行环境通盘考虑。下面就一些典型的有线传输介质和 无线传输介质进行介绍。 3.2.2 有线传输介质 1. 双绞线 双绞线 T P（Twisted Pair）是目前使用最广泛，价格最低廉的一种有线传输介质。 “Twisted”源于双绞线电缆的内部结构。在内部由若干对两两绞在一起的相互绝缘的铜导 线组成，导线的典型直径为 1mm（在 0.4 mm 至 1.4 mm 之间）。这所以采用这种两两相绞的 绞线技术，是为了抵消相邻线对之间的电磁干扰和减少近端串扰。 双绞线既可以传输模拟信号，又能传输数字信号。用双绞线传输数字信号时，其数据 传输率与电缆的长度有关。距离短时，数据传输率可以高一些。典型的数据传输率为 10Mbps 和 100Mbps，也可高达 1000Mbps。双绞线按照是否有屏蔽层又可以分为屏蔽双绞线（STP） 和非屏蔽双绞线（UTP）。图 3.5 给出了 STP 和 UTP 的示意图。STP 由于采用了良好的屏蔽层， 所以抗干扰性较好，但由于价格较贵，因此在实际组网中用的不是很多。 STP接头 绝缘层 双绞线 箔屏蔽层 外套 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线 UTP RJ-45接头 绝缘层 双绞线 外套 图 3.5 UTP 和 STP 的示意图