第二章 物理层

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一、物理层的基本概念

物理层主要是解决在传输媒介上传输比特流,主要任务是确定传输媒体的标准特性。这样不同厂家的设备就能相互连接。

  • 机械特性:接口标准,如形状、大小、引线数目
  • 电气特性:电压标准,如电压范围
  • 功能特性:规定电压表示什么,如-5V表示0,+5V表示1
  • 过程特性:规定建立连接时相关部件的工作步骤

二、数据通信的基础知识

典型的数据通信模型

数据:要运送的消息
信号:数据的电气或电磁的表现
数字信号:数字比特流,010101,消息的取值是离散的
模拟信号:消息的取值是连续的
码元:代表离散数值的基本波形(1码元携带1bit信息,或者1码元携带nbit信息)
调制解调器:可以把数字信号和模拟信号进行相互转换。


数据通信模型

信道

信道:表示向一个方向传输数据的媒体。平常说的通信线路,一般都包含一条发送信息的通道和一条接受信息的通道。
单工通信:只有一个方向的通信。电台
半双工通信:通信的双方都能发送和接收,但是不能同时收发,必须交替着来。对讲机。
全双工通信:通信的双方能同时收发。打电话。

基带信号和带通信号

基带信号:信源的信号
带通信号:将基带信号经过载波调制之后,把信号频率调高,以便在信道中传输.

对基带信号的调制方法:调幅、调频、调相


基带信号 -> 带通信号 - 调制方法

常用编码

单极性代表只有1时电压是正的,双极性代表0时电压是负的。电压有没有正负 - 极性
每个bit传输后是否归于0电压 - 归零


常用编码

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

比较

信道的极限容量

奈氏准则

理想的条件下,码元的传输速率也有上限。
如果太快了,会出现码间串扰的问题,接收方不能识别。

香农公式

C = W log2(1+S/N) b/s
有信号干扰时,信道的极限、无差错的信息传输速率,跟信噪比有关系
如果受干扰比较大,可以降低传输速率,来保持正常的通信。
信噪比越大,信息传输速率越高。

三、物理层下面的传输媒体

导向传输媒体

电磁波沿着固体的方向传输。双绞线、同轴电缆、光缆。
直通线,交叉线(不同设备直通线,同类设备交叉线),但集线器-交换机,和路由器到主机要用交叉线。网线的水晶头标准 - 568A、568B标准。
光纤:不断地全反射

非导向传输媒体

在自由空间进行传输。电磁波、短波、微波。

设备

集线器hub
物理层设备,起到信号放大和重发的作用,目的是扩大网络的传输范围。和网线一样,不具备定向传送能力。
最大传输距离:100m
集线器是个大的冲突域。集线器上某个时间点只能两台电脑通信。

四、信道复用技术

  • 频分复用FDM(frequency division multiplexing)
    分成不同频段,进行复用传输,然后在接收处分用

  • 时分复用TDM(Time Division multiplexing)
    在一个时间周期内,轮流发一段消息。但是如果有的空闲,可能会浪费资源

  • 统计时分复用 STDM(statistic TDM)
    通过加标记,只要够了一帧就发送。vlan干道链路区分vlan,就是STDM。

  • 波分复用 WDM(WaveLength Division Multiplexing)
    就是光的频分复用

  • 码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)

五、数字传输系统

六、宽带接入技术

  • ADSL
    ADSL采用的是DMT频分复用技术
    将频率分给电话线、计算机网上行线路、计算机网下行线路
  • 有线电视
  • 光纤
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