计算机网络笔记

主要知识点
本章的重点概念：
●物理层主要解决的问题：
确定与传输媒体的接口相关的一些特性
●物理层的基本特性：

1. 机械特性：指明接口所用接线器的形状与尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置
2. 电气特性：指明电缆的各条线上电压范围
3. 功能特性：标明电压的电平意义
4. 过程特性：不同功能各种可能事件的出现顺序
   ●通信的三种方式：单项通信、双向交替通信，双向同时通信
   ●基带信号：来自信源的信号
   ●物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
   ●一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点(或源站、信源)和发送器，目的系统包括接收器和终点(或目的站，或信宿)。
   ●通信的目的是传送消息。如话音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
   ●根据信 号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为模拟信号(或连续信号)和数字信号(或离散信号)。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。根据双方信息交互的方式，通信可以划分为单向通信(或单工通信)、双向交替通信(或半双工通信)和双向同时通信(或全双工通信)。
   ●来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带通调制方法有调幅、调频和调相。还有更复杂的调至方法，如正交振幅调制
   ●要提高数据在信道上的传输速率，可以使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术。但数据传输速率不可能被任意地提高。
   ●传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体( 双绞线、同轴电缆或光纤)和非导引型传输媒体(无线或红外或大气激光)。
   ●常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用(光的频分复用)。
   ●最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM。现在高速的数字传输系统使用同步光纤网SONET (美国标准)或同步数字系列SDH (国际标准)。用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线ADSL(用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)、光纤同轴混合网HFC ( 在有线电视网的基础上开发的)和FTTx (即光纤到…
   ●为了 有效地利用光纤资源，在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无须配备电源，其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON。
   ●数据：是运送信息的实体。
   ●信号：则是数据的电气的或电磁的表现。
   ●模拟数据：运送信息的模拟信号。
   ●模拟信号：连续变化的信号。
   ●数字信号：取值为有限的几个离散值的信号。
   ●数字数据：取值为不连续数值的数据。
   ●码元(code)：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
   ●单工通信：即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信：即通信和双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间再反过来。
   ●全双工通信：即通信的双方可以同时发送和接收信息。
   ●基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
   ●带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。

主要原理公式
C=B•log2(1+S/N) S/N为信噪比
S为信道内所传信息的平均功率
N为信道内部的高斯噪声功率
S/N（dB）=10lg(S/N)
C是极限信息传输速率
主要应用
RJ11和RJ45水晶头的区别和用途
什么是RJ45水晶头
RJ45水晶头是一种有8根针脚的接头，主要用在以太网中，“RJ”表示注册的插孔，“45”代表接口标准的序号。RJ45水晶头通常端接在以太网线上，用来连接各种网络设备，例如计算机、路由器、交换机等。
什么是RJ11水晶头？
RJ11水晶头和RJ45水晶头很类似，但是只有4根针脚，它是由西部电子公司开发的一种接头，常用来连接电话和调制解调器。需要注意的是，RJ11通常指的是6个位置（6针）模块化的插孔或插头，但是只有4针被用到，此外，RJ11也用于4针版本的模块化接插件。
RJ45水晶头和RJ11水晶头的不同之处主要表现在以下几个方面：
构造
RJ45水晶头是有8个凹槽和8个触点（8p8c）的接头，而RJ11水晶头通常只有6个凹槽和4个触点（6p4c），因此，RJ45水晶头的体积要比RJ11水晶头大。RJ11水晶头通常可以插入到RJ45接口中，反之则不行，但是这里强烈建议不要将RJ11水晶头用于RJ45接口。
线序标准
由于RJ45水晶头和RJ11水晶头的构造不同，其接线时的线序标准也有所不同。RJ11水晶头一般只有6个凹槽和4个触点（6p4c），而且其线序是固定的，具体如下图：

RJ45水晶头接线时则有两种线序标准：T-568A和T-568B（具体如下）。通过采用不同的标准，最后制作成的网线有直通型和交叉型两种。如果你想制作直通网线，线缆两端按照同一标准（T-568A或T-568B）进行接线即可，如果你想制作交叉网线，线缆两端应采用不同的标准进行接线。

RJ45水晶头一般端接在网线两端，用来连接计算机等网络设备，而RJ11水晶头则端接在ADSL、语音线缆两端，用来连接电话或调制解调器。尽管RJ11水晶头可以插入到RJ45接口中，但是两者并不能协同工作，因为RJ11水晶头并不是一种国际化标准，其尺寸、插入力度、插入角度等等没有统一依照国际标准接插件设计要求，如果强制使其一起使用，可能会损坏设备的RJ45接口。

重难点
几种调制方法，
1）调频
调频，全称“频率调制”。使载波的瞬时频率按照所需传递信号的变化规律而变化的调制方法。它是一种使受调波瞬时频率随调制信号而变的调制方法。实现这种调制方法的电路称调频器,广泛用于调频广播、电视伴音、微波通信、锁相电路和扫频仪等方面。对调频器的基本要求是调频频移大、调频特性好、寄生调幅小。由调频方法产生的无线电波叫调频波,其基本特征是载波的振荡幅度保持不变，振荡频率随调制信号而变。调频（FM），就是高频载波的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化的调制方式，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。
2）调幅
使载波的振幅按照所需传送信号的变化规律而变化，但频率保持不变的调制方法。调幅在有线电或无线电通信和广播中应用甚广。调幅使高频载波的振幅随信号改变的调制（AM）。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出，电视的图像信号使用调幅。调频的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小。
3）调相
调相是相位调制的简称，载波相位受所传信号控制的一种调制方法。载波为正弦波时称调相(PM)；载波为脉冲序列时称脉冲调相(PPM)；瞬时相位在二个或多个确定相角值上交替变化的称二进制或多进制调相，它是数字通信常用的一种调制方式。
信道复用技术，
频分复用FDM:用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
时分复用TDM:将时间划分为一-段段等长的时分复用帧(TDM帧)，每一个时分复用的用户在每一一个TDM帧中占用固定序号的时隙。用户所占用的时隙是周期性的出现。所有用户在不同的时间点用同样的频带宽度。更利于数字信号的传输。
统计时分复用STDM:按需动态分配时隙
波分复用WDM:光的频分复用。- -根光纤上复用两路光载波信号的复用方式。
码分复用CDM:共享信道的方法，各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会互相干扰。
为什么要使用信道复用技术？
答：为了通过共享信道、最大限度提高信道利用率。
常用的信道复用技术有哪些？
频分、时分、码分、波分。

CDMA工作原理
CDMA（码分多址）是以分组的形式广播您的通话的，但与TDMA（时分多址）不同的是，所有通话均在同一信道上传递，它通过指定给各个对话的特殊代码来区分每个对话。当您使用CDMA 电话时，它实际上接收了在您所使用的网络上传输的所有电话，但只有那些带有您的特殊代码的通话才会被从分组的数据状态重新转换为语音。单个的CDMA网络单元在这三种数字协议（TDMA，GSM，CDMA）中是最大的，CDMA能管理网络单元覆盖的广阔空间，因为它的智能电话在靠近天线时会自动降低功率，而在远离天线时又会加大功率。象GSM一样，CDMA以13Kbps的速率传输语音，以9600bps的速率传输数据，但它提供的通话质量在三种数字协议中是最清晰的，而且通话容量是模拟电话的20倍（请看下方的“CDMA工作原理”）。CDMA既可以在800MHz也可以在1900MHz的频段上工作。Qualcomm，这个最先将CDMA推向商用的公司，推出了一种双频段电话，被称为QCP2700它允许您在CDMA的两个频率之间进行切换。象TDMA一样，CDMA在必需时也可以切换到模拟方式，但请注意，这常常是从数字连接变成一个虽然更可靠但质量却较差的模拟连接。

CDMA 工作原理

1 拨号:当您拨了一个电话号码,这个号码将与您的电话ID号一起以无线电广播的形式发射出去
2 分组传递:电话对您的语音进行数字化,并把它划分为数据位包,然后使用扩频技术广播这些数据包。CDMA指定440亿个代码中一个代码代表这次对话，并将数据包分散在多个无线电频谱段上，这个代码使您的通话与在同一无线电频段上同时发射的其它通话区分开来。
3 接收与连接：距离最近的CDMA无线捕捉到您的电话的无线电广播，并将它传递到中央交换计算机，这个计算机识别您的电话ID。这样，蜂窝服务电话提供商可以跟踪您的通话并根据空中占用时间进行计费。中央交换计算机将您连到安装在电话公司总局的公用电话交换网上，或连到本系统中的其它蜂窝用户。
4 识别：语音信号以数据包的形式到达您的话机。您的电话机首先通过一个通话传来，然后识别标识着您的对话的特殊代码并将相应的数据包还原成语音信号。