【计网】—— chapter 02 物理层

2.1 物理层的基本概念

物理层解决如何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。
ps:传输媒体如 光纤、双绞线；数据比特流其实就是数字信号
物理层的主要任务描述为：确定 传输媒体的接口的一些特性，
即：
机械特性：接口形状，大小，引线数目
电气特性：规定电压范围（-5V到+5V）
功能特性：规定-5V表示0，+5V表示1
过程特性：规定建立连接时各个相关部件的工作步骤

2.2 数据通信的基础知识

1. 典型的数据通信模型

2. 相关术语

通信的目的是传送消息。

数据 —— 运送信息的实体。ps:将信息转换为一串数据，传送后通过调制解调将数据转为消息。
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。
码元 —— 在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元。
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信息称为二进制码元。而这个间隔被称为码元长度。
1码元可以 携带nbit 的信息量。

3. 有关信道的几个基本概念

4. 基带信号和带通信号

基带信号 —— 来自信源的信号。基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号。
如 计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号、我们说话的声波
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。

传输距离近时：计网都采用基带传输。
长距离时：由于基带信号频率低，传不远，所以要调成带通信号传输，传输到目的地后再调制为基带信号使人能懂。

5. 几种最基本的调制方法

有 调幅、调频、调相

6. 常用编码

有 单极性不归0码、双极性不归0码、单极性归0码、双极性归0码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

7. 信道极限容量

8. 波特与Bit的区别

9. 奈氏准则

10. 香农定理

【香农公式表明】

信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。

2.3 物理层下面的传输媒体

网线：有双绞线、同轴电缆、光缆

1. 导向传输媒体

def：导向传输媒体中，电磁波沿着固体媒体传播。
如 双绞线、同轴电缆、光缆

2. 非导向传输媒体

def：非导向传输媒体就是指自由空间，其中的电磁波传输被称为无线传输；无线传输所使用的频段很广。
短波 通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
微波 在空间主要是直线传播。
如 地面微波接力通信、卫星通信

3.直通线和交叉电缆

直通线
将网线的线序排好，形成直通线。
注意两端都是同样的线序且一 一对应。

直通线应用最广泛，常用来实现以下连接：
主机到交换机或集线器
路由器到交换机或集线器

交叉电缆

2.4 信道复用技术

1. 码分复用

每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。


码片序列：又称码片向量，假如将一个比特时间划分为8个，S站的第一个比特对应的码片序列为（-1，-1，-1，1，1，-1，1，1）。

规格化内积为0，说明无信号；为1或-1说明有信号。

（1）正交关系的一个重要特性

（2）码片序列的正交关系

向量S和向量T做规格化内积，结果为0，则说明两个码片序列是正交的。

（3）栗子

解：
向量A与向量R做规格化内积，结果为1，说明有信号，A收到了1比特信息。
向量B与向量R做规格化内积…
向量C与向量R做规格化内积…
向量D与向量R做规格化内积…

2. 其他复用

了解即可
频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用：所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽
波分复用：就是光的频分复用