计算机网络物理层

物理层是计算机网络体系中的最底层，负责为数据通信构建一条连通的，电气化的物理链路层或者传输通道。工作在物理层的设施包括：各种传输介质、集线器（Hub）、中继器、无线AP等。当然在各种网络设备接口上同样也体现了物理层上的功能，包括各种接口的外观、结构、电气和功能等特性。

重点内容

• 物理层的电气特性
• EIA/TIA 568A和EIA/TIA 568B标准
• 直通双绞线和交叉双绞线在线序排列和应用方面的区别
• 单模和多模光纤的定义和特性
• 主要光纤模块和连接器类型
• 尾纤和跳纤的主要特点和应用
• 频分复用，时分复用和波分复用的原理
• IEEE 802.11n/ac/ad三种规范的主要特性

信道多路复用技术

计算机网络中的数据通信是在物理链路的各个信道中传输的，通常一条物理链路上会有多条信道。默认情况下，一条信道只传输一路信号，这就有可能造成信道带宽资源浪费，如在某路信号传输需要的带宽严重低于信道带宽时。

类比马路，网络中的数据传输也一样，我们可以把一条高带宽的信道划分成多条小带宽的子信道（逻辑意义上的），这样就可以在一条信道上同时进行多路低带宽需求的信号传输，可大大提高原来这条信道的利用率。这就是信道复用技术。

各种信道复用技术都在发送端有对应的复用器，而在接收端有对应的分用器，分用器作用就是把原来在同一条信道中传输的各个子信道中的多路信号分离出来。

根据不同的信号和传输介质类型，可以采用不同的信道复用技术，目前主要有：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、波分复用（WDM）和码分复用（CDM）。

(正交)频分复用 （OFDM、FDM）

定义：按照信道频带宽度进行的信道复用方式（也是一种调制技术），也就是把一条高带宽的信道按照一定的频带宽度划分成若干个低带宽的子频带，正交频分是多载波调制，普通频分是单载波调制。
优点：信道复用率搞、实现简单，是目前模拟通信中经常采用的一种复用方式。
FDM应用场景：模拟/数字电视、广播系统、电台频道、电视频道。
OFDM应用：ADSL、DVB(数字视频广播)、HDTV(高清电视)、WLAN(无线局域网)和4G。

(动态)时分复用（STDM/TDM）

时分复用是利用空闲带宽的时间片里的各个间隙来传输若干个信息，从而达到信道利用率。使用时间片固定间隙的称为同步时分复用，动态间隙的是异步时分复用。典型例子是PCM(脉码调制)。

波分复用（WDM）

波分复用是光信号中的频分复用技术，又称光波分复用，是在单条光纤上同时发送多束不同波长激光的技术。

特点：

1. 可灵活增加光纤传输容量
2. 同时传输多路信号
3. 成本低，维护方便
4. 可靠性高，应用广泛

典型应用：CATV（有线电视）

主要WLAN物理层规范

特性	802.11b	802.11a	802.11g	802.11n	802.11ac	802.11ad
发布时间	1999.9	1999.9	2003.6	2009.9	2013.6	2012.11
工作频段	2.4GHz	5GHz	2.4GHz	2.4/5GHz	5GHz	60GHz
最高接入速率	11M/s	54M/s	54M/s	600M/s	7G/s	7G/s
频带宽度	20MHz	20MHz	20MHz	20MHz	20/40MHz	40/80/160MHz
调制方式	DSSS等	OFDM	DSSS/OFDM	OFDM	OFDM	OFDM
兼容性	-	-	802.11b	802.11a/b/g	802.11a/g/n	802.11/a/g/g/ac