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提供透明的比特流传输(利用传输介质为数据链路层提供物理连接),规范了网络硬件的特性,规格和传输速度
指明接口所有接线器的形状,尺寸,引脚数和排列等,例如RJ45
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
指明某条线上出现的某一电平的电压表明何种意义
指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序,规程的概念类似于协议
信号在传输的过程中可以看作是很多不同频率的分量的传输,其中的高频分量由于不等量衰减,使得接收方收到的信号是衰减和变形的
在0~fc这一频段内,振幅传播过程中不会明显衰减,就称fc为截止频率(单位:赫兹)
在无噪声信道中,物理带宽为 B Hz,信号离散等级为V级,则该信道最大传输速率(数字带宽C)可用公式表达:
C=2Blog_2V(bps)
奈奎斯特定理表明任意信号通过一个物理带宽为B的低通滤波器,只要进行每秒2B次的采样就可完全重构出被滤掉的信号,任何高于2B次的采样都毫无意义
在有噪声信道中,物理带宽为 B Hz,信噪比为 S/N,则该信道最大传输速率(数字带宽C)可用公式表达:
C=Blog_2(1+\frac{S}{N})(bps)
香农定理表明在信道一定时,物理带宽已经确定,要想提高数字带宽只有增加信噪比
分贝值=10log_{10}\frac{S}{N}(dB)
解题:套用乃奎斯特定理
最大传输速率 = 2Blog_2V(bps)=2*4K*16bit=128kbps
注意:每个采样16比特,相当于信号级别(V)是2^16
解题:
30dB=10log_{10}\frac{S}{N}(dB)
易得S/N=1000。所以:
C=4K*log_2(1+1000)
最大传输约等于40kbps
这种绞合可以消除近端串扰(Crosstalk)
绞距越小,越均匀,则抵消效果越好,传输性能越好
上图所示就是非屏蔽双绞线
5类双绞线(CAT-5)可以提供10M,100M的数字带宽,使用了其中的两对线,分别用于收,发
在1000M以太网中,用到了全部的四对线
最大传输距离100米,广泛应用于局域网中
光纤由三部分构成,上图中多种颜色的细管称作玻璃芯,外层银白色管道称为玻璃覆盖层,最外圈黑色部分称作塑料封套
单一模式传输,激光产生单束光
纤芯细,高带宽,长距离
运行波长850nm~1300nm
以多个模式同时传输,LED产生的多束光
单模:8.3/125微米
多模:62.5/125微米
带宽高,距离远,损耗低,重量轻,最重要的是没有电磁干扰与射频干扰,可以防止窃听
缺点是端口设备价格高,成本高昂
在干线起点,信道的频谱被分成若干段(子带)每个用户占据一段来传输自己的信号。到了干线重点,每个子带的信号被单独分离出来给每个用户。相邻用户的子带之间,通常会留有一段带宽,以免混淆,这段贷款就称为保护带
一种更好利用带宽的FDM,没有保护带,且各个子带之间相互重叠。所以可以承载更多用户信息,传输效率得到极大提升
本质跟FDM一样,在光纤上复用信号,利用波长划分段
当WDM的相邻波长间隔非常接近,子信道数目非常大时产生
各用户需要的带宽不均衡,而TDM用户时间片的使用却是一样的,这会造成信道的浪费,不高效
可以动态分配信道,按用户使用分配。(按需分配)
CDMA关键在于能够提取出需要的信号,同时拒绝所有其他信号,并把这些信号当作噪声。
自己独占资源的时候是8÷2.048M,有32个人平均分资源,用时8÷2.048M×32=125us。
频分多路复用,所以占用时间是所有时间,占用带宽=2.048Mbps/32=64kbps
直接将数据比特转化为信号(一般工程中不采用这种简单方式,而是利用线路编码(Line codes)发送样本,符号,一个样本可传送一个或多个比特),信号的传输占据传输介质从零到最大值之间的全部频率(有线传输介质普遍采用这种技术,eg:以太网)
通过调节信号的振幅,相位,或频率来传输比特
特点是信号占据了以载波信号频率为中心的一段频带
这种方法简单但是有隐患,因为当信号中存在多个连续的0或1时,随时间飘移的累计,接收方无法分辨出几个0或1
在比特时间中间做电压的跳变,表示“1”,无跳变表示“0”,这种方法解决了连续的1,但没解决连续的0的问题(在USB中采用这种方法)
在比特时间中间,电压从高跳变到低表示“1”,反之,从低跳变到高表示“0”(在经典的10base以太网中采用)。缺陷在于因为每次都在比特时间中间跳变,所以效率只有50%
两级电压的交替出现表示“1”,不出现则表示“0”,这种方式实现了信号的平衡
将4比特数据映射为5比特模式(抛开连续0的组合,解决连续0问题),相比曼彻斯特编码,编码效率提高到80%
例如图中的QAM-16:QAM表示正交振幅调制,16表示调制方式中不同振幅和相位的信号组合模式,因为一比特蕴含两种模式,所以意味该模式下着一个符号(码元)可以传输4个比特。(2^4=16)
同理QAM-64中公有64个不同信号组合,即64个信号级别,所以每个码元可以传输6比特
承载信息量的基本信号单位,在数字通信中,常使用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字(二进制码元)
使用时间域(时域)的波形表示数字信号时,不同离散值的基本波形,就是码元
一秒钟能够发送的码元个数,代表每秒钟信号变化的次数
C=B*log_2N
C:比特率;B:波特率
N:信号呈现个数,为2的幂次方(有例外)
数据率是波特率的三倍,说明一个码元包含三个比特位,因此是8进制码元。相位只有四种,所以每种相位上要有2种不同的幅度值。
为了降低高速调制错误(信号呈现个数越密集,越容易发生错误),在每个样本中采用一些额外的位用作纠错,剩下的位才用来传输数据
调制解调器的调制完成数字信号到模拟信号的转换
完成模拟信号到数字信号的转换
T系列是用于北美和日本的一个时分复用系统,每125微秒传送一个T1复用帧
将一种形式的信号转变为另外一种形式,早期是一个外设,现在是网卡上的部件,主要负责收发信号
主要功能是再生信号(去噪,放大),让线缆延伸更远,突破UTP100米的距离限制。注意:中继器不能过滤(设备以一定的特征屏蔽网络流量,并根据标准确定将流量转发或丢弃)流量
定义:多端口的中继器。主要功能也是再生信号,去噪和放大,集线器有很多端口,允许很多设备链接上来。还可以作为星型拓扑的中心
向除传入端口外的多有其他端口转发信息
当使用物理设备时,更多的用户争抢共享资源,导致冲突
冲突域越大,冲突可能性越大,网络性能降低