【期末不挂科】计算机网络（二）物理层

期末计网满绩计划
教材：计算机网络(第七版)谢希仁版

物理层

1. 特性

1. 机械
2. 电气
3. 功能
4. 规程

2. 消息、数据和信号

• 消息(Message)：是通信系统中传输的具体对象。(如符号、文字、语音、图像等)
• 数据(Data)：是运送消息的实体。
• 信号(Signal)：是数据的电气或电磁表现

3.时域分析、频域分析、傅立叶分析与截止频率

4. 比特和码元，比特率和波特率

• 比特：信息量的度量单位，为信息量的最小单位
• 码元：指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)，代表不同离散数值的基本波形。
• 比特率：指每秒传送的比特（bit）数。单位为bps（bit per second）也可表示为b/s，比特率越高，单位时间传送的数据量（位数）越大。
• 波特率：表示每秒钟传送的码元符号的个数，它是对符号传输速率的一种度量。

5. 传输方式

向某一个方向传送信息的媒体

5.1 信道

1. 单向通信：(单工通信)只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
2. 双向交替通信：(半双工通信) 双方能够发送信息，但是不能同时发送，只有有一方放送以方接受，过段时间反过来。
3. 双向同时通信：(全双工通信) 通信的双方可以同时发送和接受信息。

5.2

1. 串行
   数据在传输时，是逐个比特按照时间顺序依次传输的。适合长距离。

2. 并行
   数据在传输时，采用了n个并行信道，在每一个信道上串行传输，每次传送n个比特。适合短距离。

6. 奈氏准则

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。

7. 香农定律

7.1 信噪比

信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N ，并用分贝作为度量单位。

	信噪比(db) = 10 log10(S/N) (db)

当S/N = 10 时，信噪比为10 dB ，而当S/N=1000时，信噪比为30dB

7.2 香农公式

信道的极限信息传输速率C

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

信道的带宽或信道中信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

8. 传输的基本概念

• 源点 ：源点设备产生要传输的数据，例如计算机的键盘输入汉字
• 基带信号 ：来自信源(源点)的信号
• 基带调制 ：对基带信号的波形进行变换，使得它与信号特征相适应。

9. 复用技术

通信技术中的基本概念

• 时分 TDM： 不同时间占用相同的带宽资源。

• 频分 FDM：同时占用不同带宽资源。
  

• 波分：光的频分复用

• 码分复用(码分多址)：可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，有很强的抗干扰能力，频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。

• 码片 ： 每一个比特时间再划分为m个短的间隔，通常m的值是64或128。

• 码片序列：每一站被指派一个唯一的 m bit。

10. 课后习题

第一题：(2-04)

• 基带信号：来自信源(源点)的信号
• 码元：指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)，代表不同离散数值的基本波形。
• 单向通信：(单工通信)只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
• 双向交替通信：(半双工通信) 双方能够发送信息，但是不能同时发送，只有有一方放送以方接受，过段时间反过来。
• 双向同时通信：(全双工通信) 通信的双方可以同时发送和接受信息。
• 串行传输：数据在传输时，是逐个比特按照时间顺序依次传输的
• 并行传输：数据在传输时，采用了n个并行信道，在每一个信道上串行传输，每次传送n个比特。

第二题：
香浓公式的意义：(2-06)

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。

比特/秒和码元/秒的区别：
这两个是不完成一样的。

1. 当使用二进制编码的时候，一个码元对应一个比特。在这种情况下码元和比特在数值上是相同的。
2. 但使用其他编码的时候，一个码元不一定总等于一个比特，可能几个比特等于一个码元，也可能几个码元等于一个比特。

第三题：(2-07)
假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。如果采用振幅调制，把码元的振幅划分为16个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率（b/s）

如果我们用二进制数字来表示者16个不同的级别，就会有2的四次方，也就是4个二进制位。那么就是一个码元表示4比特。因此码元速率为20000码元/秒，我们的到的数据率就是码元的四倍就是8000bit/s

第四题(2-13)
常用的信道复用的技术：

频分复用，时分复用，波分复用和码分复用等。

第五题(2-16)
共有四个站进行码分多址CDMA通信。四个站的码片序列为：
A: (-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1). B: (-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1).
C: (-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1). D: (-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1).
现收到的码片序列为（-1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 -1）
问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的1还是0？
求写下详细步骤.