计算机网络——物理层

目录

物理层基本概念

数据通信基础知识

 奈式准则

 香农定理

 编码与调制

物理层传输介质

物理层设备

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物理层基本概念

数据通信基础知识

典型的数据通信模型

 数据通信相关术语

 三种通讯方式

名称	英文	定义	需要信道条数
单工通信	Simplex	只有一个方向的通信而没有反方向的交互,	一条
半双工通信	half-duplex	通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收,	两条
全双工通信	duplex	通信双方可以同时发送和接受信息	两条

两种数据传输方式

传输方式	特点
串行传输	速度慢，费用低，适合远距离
并行传输	速度快，费用高，适合近距离（用于计算机内部数据传输）

 码元（Symbol）

码元是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，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元为M进制码元。
1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表o状态，另一种代表1状态。
波特（Baud）

用来指一秒可以传输多少个码元

速率

分为码元传输速率和信息传输速率
信息传输速率就是b/s，就是我们平常说的网速
码元可以理解为几个比特的集合，所以信息传输速率（网速）=码元传输速率x码元所带信息量（多少比特）
码元所带信息量（比特数）=log2（码元进制数）

带宽（Band Width）

用来表示最高数据速率

失真

 影响失真程度的因素:1.码元传输速率﹑⒉信号传输距离3.噪声干扰﹐4.传输媒体质量

失真的一种现象――码间串扰

 码间串扰:接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象。

 奈式准则

 香农定理

 基带信号和宽带/带通信号

 编码与调制

 数字数据编码为数字信号

【1】非归零编码

高1低0

 编码容易实现，但没有检错功能,且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步。需要双方都有时钟线，来判断一个时钟周期的长短，从而确定信号是0还是1

【2】归零编码

信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码成编码方式。接收方根据跳变调整本方的时钟基准，这就为双方提供了自同步机制。由于归零需要占用一部分带宽，因此传输效率受到了一定的影响

【3】反向不归零编码
信号电平翻转表示o，信号电平不变表示1。集成了归零编码和非归零编码的优点，既能传输时钟信号，又能尽量不损失系统带宽。USB.2.0通信的编码方式就是NRZl编码。
【4】曼彻斯特编码
将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1;码元0则正好相反。也可以采用相反的规定。该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变既作时钟信号（可用于同步），又作数据信号，但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。以太网的编码方式就是曼彻斯特编码

【5】差分曼彻斯特编码
同1异0
常用于局域网传输，其规则是:若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若为o，则相反。该编码的特点是，在每个码元的中间，都有一次电平的跳转，可以实现自同发，且抗干扰性强于曼彻斯特编码。

  数字数据调制为模拟信号

常用的调制方法：调频(AM)，调频(FM)，调相(PM) 

 模拟数据编码为数字信号

 模拟数据调制为模拟信号

 为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用技术，充分利用带宽资源。在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式;模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的。

物理层传输介质

传输介质及其分类

 导向性传输介质

双绞线

 同轴电缆

光纤

 光纤的特点;
1.传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
⒉.抗雷电和电磁干扰性能好。
3.无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。
4.体积小，重量轻。 

非导向性传输介质

 

物理层设备

中继器

 集线器（多口中继器）