计算机网络(谢希仁 第七版)第二章 物理层 笔记

二.物理层


物理层的基本概念:

1)机械特性约束:指明接口所用接线器的形状,性质,尺寸,引线数目排列,固定和锁定装置等待,比如无论什么材质的网线都是用的水晶头

2)电气特性约束:约定电压范围

3)功能特性:指明某种电压表示的意义,比如什么范围的电压代表高电频,与电气特性有一种相互对照关系

4)规程特性:指明对于不同功能的格子可能事件出现顺序,比如报文的小组划分,组装的顺序


数据通信系统:


源系统:

1)源点:源点设备产生的要传输的数据(pc机等终端)

2)发送器:将01比特流转换成相应的物理信号(调制器)


传输系统:

1)接收器:接收物理信号,转换成我们的01比特流(解调器)

2)终点:从接收器获取01比特流,解析成对应的信息


目的系统:

有关信道的基本概念:

1)单项通信(单工通信):只能发送或只能接收(戴耳机听歌)

2)双向交替通信(半双工通信):通信双方都可以发送,但不能同时发送或者接收(对讲机)

3)双向同时通信(全双工通信):通信双方可以同时发送和接收信息

4)基带信号:将01数字信号直接用两种不同电压表示,然后到线路上传输

5)宽带信号:将基带信号进行调制形成的模拟信号



调制

1)基带调制:仅对基带波形进行变换

此调制过程:编码


不归零编码:直接1高,0低电频

归零编码:向上凸1,向下凹0

曼彻斯特编码:下降代表1(1->0),上升代表0(0->1)

差分曼彻斯特编码:每个电频的开始没有波动代表1,有波动代表0


计算机网络(谢希仁 第七版)第二章 物理层 笔记_第1张图片

以上仅对基带波形进行变换

数字信号变成模拟信号:带通调制



带通调制方法:

调幅:0无波动,1有波动

调频:0频率较小,1波动较大

调相:0->1特定波动(上尖波),1->0另外一个特定波动(下尖波)


码元传输率越高或者传输距离越远,在信道的输出端波形的失真就越严重


信噪比:信号的平均功率和噪声的平均功率之比,S/N(单位dB)

香农公式:求信道的极限信息传输数率C

C=W*log2(1+S/N) b/s

提高数据传输数率的方法:一个简单的电信号表示更多的比特数,比如二进制转换成一种8进制的关系

比如原来是0表示一个电频,现在010表示一个电频,这样一个电频就表示了更多的二进制数,提高了传输效率(从容量上提高了传输速率)



2.3物理层下的传输媒体


1)导引型传输媒体(有实物)

双绞线:电信号,四根铜线,两两绞合在一起(物理方法降低通电铜线间的相互干扰)

同轴电缆:电信号,良好的抗干扰特性(绝缘保护层,外导体屏蔽层)

光缆:光信号,利用光的反射传输信号(通过在光纤纤芯外面涂一层低折射的媒体,降低光的折射)


2)非引导型传输媒体(比如无线传输)

短波通信,微波通信



2.4信道复用技术

信道复用技术规则:


1)频分复用技术:用户在分到一定的频带后,在通信过程中自始至终始终占用这个频带


2)时分复用技术:所有用户在不同时间占用同样的带宽频率(四秒为一个时间段,我占第一秒)(人一多网速变慢原理:四个人,四秒为一个时间段,你占四分之一,8个人,8秒为一个时间段,你占8分之一)(现用技术,2018年)

缺点:每个时间段可能有空余,存在浪费


3)统计时分复用技术:不固定分配时间段,而是按需动态分配

缺点:因为是动态的,所以得加头信息(用户地址信息),存在运算加头时间开销

以上针对电信号

4)波分复用技术(光谱,不同光谱的光射到不同材质上反射角是不一样的)

实质:就是光的“频分复用”


5)码分复用技术:各用户使用经过挑选的不同码型,因此不会造成干扰

每一个比特时间划分为m个短的间隔,叫做码片

发1:发自己的m比特的码片(发m个比特)

发0:发送自己m比特码片的反码(也是m个比特)

码片序列:-1表示0,1表示1



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