【计算机网络】物理层

物理层考虑的是在各种传输媒体上传输比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层作用是尽可能地屏蔽媒体之间的差异。

物理层的主要任务是描述与传输媒体有关的一些特性：

机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

数据通信系统可分为：源系统、传输系统、目的系统

通信的目的是传送消息。数据是运送消息的实体。信号是数据电气或电磁的表现。

信号可分为模拟信号和数字信号。

使用波形表示数字信号时，代表不同离散值的基本波形叫码元。

信道表示某一方向传送信息的媒体。

通信的方式：单工通信，半双工通信、全双工通信。

基带信号：来自信源的信号(包含许多低频分量，必须对基带信号进行调制)。

基带调制（编码）：把一种基带信号换成另一种基带信号。

常见编码方式：不归零制(不包含同步信息)、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码

带通调制：把数字信号转换成模拟信号

方法：调幅、调频、调相。 (复杂)正交振幅调频QAM

信道极限容量：

信道所能通过的频率范围是有限的，如果太高会产生码间串扰。

奈氏准则：在带宽为W(HZ)的低通信道中，若不考虑噪声影响，则码元传输的最高速率是2W(码元/秒)。

一个码元可以表示多个比特。（n个比特可以表示pow(2,n)状态）。

香农公式：

信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)

信道极限信息传输速率C=Wlog2(1+S/N)(bit/s)

表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。

香农公式表示只要信息传输速率低于信道极限信息传输速率，就一定存在某种办法实现无差错传输。

传输媒体：

引导型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤

非引导型传输媒体：

无线电微波通信（建立中继站，使用微波接力）

卫星通信：

距离远、通信费用与距离无关。

频带宽，通信容量大，所受干扰小，通信比较稳定。

具有较大的传播时延。

信道复用技术：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用

复用器和分用器实现复用和分用

频分复用FDM：  各路信号在同样时间占用不同的带宽资源

频分多址FDMA：可以让多个用户使用一个频带

统计时分复用STDM：统计时分复用使用STDM帧来传送复用的数据。每一个STDM帧中的时隙数小于连接在集中器的用户数。(了解)

时分复用TDM：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度

时分多址TDMA：可以让多个用户轮流使用频带

波分复用WDM：光的频分复用

码分复用CDM：每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，各用户使用特殊挑选的不同码型，各用户之间不会造成干扰。

码分多址CDMA

在CDMA中，每一个比特时间再划分为m个短的间隔（码片）。

使用CDMA的每一个站被指派一个唯一的m bit码片序列。一个站如果发送比特1，则发送它自己的m bit码片序列。如果发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。

CDMA给每一个站分配的码片序列不仅各不相同，而且互相正交 （ S * T = 0 ）。

任何一个码片向量和自己的规格化内积都为1，和自己反码规格化内积为-1。

 

宽带接入技术：

ADSL非对称数字用户线：用数字技术对现有模拟电话的用户进行改造。

光纤同轴混合网(HFC网)有线电视基础上开发的一种居民宽带接入网。

FTTC：光纤到路边、FTTZ:光纤到消去、FTTB光纤到大楼、FTTF光纤到楼层、FTTO光纤到办公室、FTTD光纤到桌面