计算机网络第二章物理层

第二章 物理层

2.1物理层的基本概念

2.2数据同行的基础知识

 物理层考虑的是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。
 用于物理层的协议也被称为物理层规程
物理层的特性：
（1）机械特性
（2）电气特性（电压的范围）
（3）功能特性（电平电压的意义）
（4）过程特性
 数据在计算机内部采用并行传输方式。但是数据在通信路线上是串行传输方式

2.2.1数据通信系统的模型

数据通信系统：源系统（发送端，发送方），传输系统（传输网络），目的系统（接收端，接收方）

源系统：

• 源点
• 发送器
   源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中传输，发送器就是调制器。
  目的系统：
• 接收器
   接收传输过来的信息，通过解调器来把传输自传输线路上的模拟型号进行解调，还原出发端产生的数字比特流。
• 终点
  根据信号中代表消息的参数取值方式不同，信号可以分为以下两类：
  （1）模拟信号，连续信号
  （2）数字信号，离散信号

2.2.2有关信道的基本概念

 信道和电路并不相同，信道一般是用来表示向某一方向传送信息的媒体。所以，一条信道，一般包括发送形道和接收信道。
双方信息交互的方式：
（1）单向通信（只有单向通信）
（2）双向交替通信（半双工通信，双方都可以发送信息，但是不能同时发送信息。）
（3）双向同时通信（全双工通信，双方可以同时发送和接收信息。）
需要调制的原因：
 计算机输出的信息一般都属于基带信息，其中包含较多的低频成分，甚至有直流的成分，为了解决问题，就需要对基带问题进行调制。
调制的分类：
 基带调制。

带通调制：

2.2.3信道的极限容量

 信道的传输速率不理想，失真严重，码元传输的速率越高，或者信号传输的距离越远，或者噪声干扰越大，或者传输媒体的质量越差，在接收端的波形失真就越严重。在任何信道中，码元的传输速率是有限的，传输速率超过此上限，就会出现码间串扰的问题，使得接收端对码元的判别成为不可能。

信噪比：

信道的带宽或者信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
 对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能提高的话，并且码元的传输速率也不能提高的话，为了提高信息的传输速率，只能让一个码元携带更多比特的信息量。

2.3物理层下面的传输媒体

 传输媒体也称为传输戒指，在发送器和接收器之间的物理通路。分为引导型传输媒体和非引导型传输媒体。

2.3.1导引型传输媒体

1.双绞线

2.同轴电缆

3.光缆

2.3.2非引导型传输媒体

 利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现多种通信，将自由空间称为“非引导型传输媒体”。

2.4信道复用技术

 如果A1，B1，C1分别使用一个单独的信道进行通信，总共需要三条信道，但是在发送端使用复用器，在接收端使用分用器，就可以减少使用两条信道。

2.4.1频分复用，时分复用和统计时分复用

 频分复用的所用用户在同样的时间占用不同的宽带资源，时分复用就是所有用户在不同的时间使用相同的频带宽度
 在进行通信的时候，复用器总是和分用器成对的使用，分用器的作用刚好和复用器的作用相反，它把高速传来的数据分用，分别交到对应用户的手上。

2.4.2波分复用

 码分复用是一种共享信道的方法，每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信，各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各个用户之间不会造成干扰。

2.4.3码分复用

 使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列。例如指派给S站的8bit码分序列是00011011.当S发送bit1的时候，实际上发送的是00011011，当S发送的是0的时候，实际上发送的就是11100100，为了方便，我们把码片中的0写为-1，1写为+1，因此S的码片序列为-1-1-1+1+1-1+1+1。

2.5数字传输系统

2.6宽带接入技术

 用户想要连接上互联网，就要连接上ISP，从而可以获得对应的IP地址。在互联网的发展初期，用户都是通过电话的用户线通过调制解调器连接到ISP的，但是接入到互联网的速率不够理想，所以就引入了宽带技术到用户的技术。按照接入的媒体来看，宽带接入技术分为有线宽带接入技术和无线宽带接入技术。

2.6.1ADSL技术

 非对称数字用户线ADST技术时使用数字技术对称模拟电话用户线进行改造，使之能够承载宽带数字业务。ADST技术把0-4kHz低端频谱留给电话，把原来没有利用的高端频谱留给用户上网使用，由于用户在上网的时候主要是从互联网获取和下载各种文档，而向互联网发送的信息一般不大因此，ADST的下行带宽远远大于上行带宽。“非对称”就由此得出。ADST技术有个好处就是可以使用电话线中的用户线，而不需要重新铺设光纤。

2.6.2光纤同轴混合网

 HFC网是目前覆盖范围最广的有限电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网，除了可以传送电视节目外，还能够提供电话，数据和其他宽带交互型业务。
图
 要使现有的模拟电视机能够接收数字信号，需要把一个叫做机顶盒的设备连接在同轴电缆和用户的电视机之间，为了用户可以利用HFC网接入到互联网以及在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息，我们还需要添加一个为HFC网使用的调制解调器，称为电缆调制解调器。

2.6.3FTTx技术

 由于互联网的普及和快速增长，为了把用户的上网速率进一步的提高，就提出了光纤入户的技术。这种宽带光纤接入方式，称为FTTx，表示 Fiber To The…。这里的x表示光纤接入的地点。实际上，FTTx就是把光电转换的地方，从用户家里向外延伸到离用户家有一段距离的地方。