计算机网络笔记2-物理层
第2章 物理层
主要内容:
(1)物理层的任务.
(2)常用的信道复用技术.
(3)常用的宽带接入技术
物理层基本概念
作用: 怎样才能在 连接各种计算机的 传输媒体上 传输 数据比特流,而不是指具体的传输媒体.
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源点(source)
源点设备产生要传输的数据 -
发送器
通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输.
典型的发送器就是 调制器.
很多计算机使用内置的调制解调器(包含 调制器 和 解调器) -
目的系统
分为: 接收器 和 终点
接收器
接收传输系统传送过来的信号,并把它转换为能够被目的设备处理的信息. -
终点
终点设备从接收器获取传送来的数字比特流,然后把信息输出.
信号
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号分为:
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模拟信号
代表消息的参数的取值是连续的. -
数字信号
代表消息的参数的取值是离散的.
代表不同离散数值的基本波形就称为码元.
在使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状态,而另一种代表1状态.
信道
通信的双方信息交互的方式分类:
(1)单向通信
即单工通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互.如无线电广播.
(2)双向交替通信
即半双工通信,即通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(也不能同时接收).
这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间后可以再反过来.
(3)双向同时通信
即全双工通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息.
单向通信只需要一条信道,而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(每个方向各一条).
显然,双向同时通信的传输效率最高.
信道的极限容量
数字通信的优点:
虽然信号在信道上传输时会不可避免地产生失真,但在接收端只要从失真的波形中能够识别出原来的信号,那么这种失真对通信质量就没有影响.
码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,或噪声干扰越大,或传输媒体质量越差,在接收端的波形的失真就越严重.
限制码元在信道上的传输速率的因素
(1)信道能够通过的频率范围
在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,传输速率超过此上限,就会出现严重的码间串扰的问题,使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能.
(2)信噪比
噪声存在于所有的电子设备和通信信道中.
由于噪声是随机产生的,它的瞬时值有时会很大,因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误.
香农公式表明,信道的 带宽 或 信道中 的 信噪比 越大,信息的极限传输速率就越高.
香农公式的意义在于:只要信息 传输速率 低于 信道的极限信息传输速率,就一定存在某种办法来实现无差错的传输.
物理层下面的传输媒体
传输媒体,即传输介质.
它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路.
传输媒体 分为: 导引型传输媒体 和 非导引型传输媒体
导引型传输媒体
1．双绞线
2．同轴电缆
3．光缆
非导引型传输媒体
信道复用技术
频分复用,时分复用 和 统计时分复用
最基本的复用就是 频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)和 时分复用 TDM(Time Division Multiplexing).
频分复用
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.
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源.
时分复用
时分复用: 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个TDM帧中占用固定序号的时隙.
波分复用
波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)就是光的频分复用.