计算机网络知识点整理（第二章物理层）

第二章 物理层

最重要的内容：
物理层的任务
常用的信道复用技术
常用宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx

2.1物理层的基本概念

考虑怎样在各个计算机之间的传输媒介上传输比特流
屏蔽不同传输媒介和通信手段的差异

物理层的基本任务
确定与传输媒介接口相关的特性（机械特性、功能特性、电气特性、过程特性）
完成传输方式的转换（并行传输—串行传输）

2.2数据通信的基础知识

（2）数据通信系统的模型
端系统——传输系统——目的系统
源点—发送器（调制解调器）—传输系统—接收器（调制解调器）—终点

（3） 数据、信号、码元的意义
通信的目的是传递消息，如文字、视频、音频等。
数据：运送消息的载体。
信号：数据的电气或电磁表示。
码元：数字信号中，代表不同离散数值的基本波形。（单位时间内，信号波形变化的状态数）

（4） 信道的三种模式（根据双方信息交互的方式）
单工通信：单向，只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
半双工通信：双向交替，通信双方都可以发送消息，但不能双方同时发送
全双工通信：双向同时，通信双方可以同时发送和接收消息

（5）信号调制的两种方式
基带调制【编码】：把基带信号的波形变换，使之能更好的适应信道特性。数字信号—>数字信号
带通调制：把基带信号搬运到更高的频段，并转换成模拟信号，使之更好在模拟信道中传输。

（6）编码的四种方式
不归零制【不能从信号波形本身提取信号时钟频段】
归零制
曼彻斯特编码（中间上跳变/下跳）【自同步能力】
差分曼彻斯特（中间一定跳变，边缘不跳变为0，跳变为1）

（7）三种基本的带通调制方法，正交振幅调制的基本概念
调幅：载波的振幅随数字信号变化
调频：载波的频率随数字信号变化
调相：载波的初始相位随数字信号变化
正交振幅调制：多元制的振幅相位混合调制方法

（8）奈奎斯特准则、信噪比与香农公式，香农公式说明什么
奈氏准则：说明了码元在信道上传输速率超过一定限度，就会发生严重的码间串扰，使接收端对码元的判决成为不可能
信噪比 =〖 log〗_10（信号的平均功率/噪音的平均功率）
香农公式： C = W* 〖log〗_2 (1+S/N) S/N 为信号的平均功率/噪音的平均功率
说明了：信道上信息的传播速率存在上限，带宽和信噪比越大，信息的极限传输速率越大。
只要信息的传输速率低于上限，则一定存在某种办法实现零差错传输。
方法：可以让每个码元携带更多的信息

2.3物理层下面的传输媒体（第零层）

（9）引导性传输媒体
双绞线、同轴电缆、光缆

（10）非引导性传输媒体
无线传输、红外、大气激光、微波接力通信、卫星通信等

2.4信道复用技术

（11） 常用的信道复用技术
频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）相同的时间占用不同的频带宽度。
时分复用TDM（Time Division Multiplexing）不同的时间占用相同的频带宽度，时间分为等长的TDM帧，TDM信号为等时信号。
统计时分复用STDM（Statistic TDM）STDM帧按需动态分配时隙，提高了利用率，但需要强调发送端和接收端。
波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）光的频分复用
码分复用CDM（Code Division Multiplexing）

（12）CDMA的特点与计算
CSMA码分多址各用户使用不同的码型，互相不干扰，使得可以在相同时间使用相同的频带宽度。每个站被指配m bit 的码片序列。一个码片向量与其他码片向量规格化内积为0，与自身内积为1，与自身反码向量内积为-1。
SS_x+ST_x= 1/-1 + 0 = 1/-1

2.5数字传输系统

（13） 早期数字传输系统的两大缺点，美国和国际电信联盟的解决方案
缺点：
速率标准不统一（北美/日本/欧洲）
不是同步传输（准同步）
解决方案：
同步光纤网SONET，ITU-T以美国标准SONET为基础，制定出国际标准同步数字系列SDH。
SDH/SONET标准成为公认新一代理想的传输网体制。

2.6宽带接入技术

（14）什么是接入网
AN Access Network：接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器之间的网络。分类上属于局域网。

（15）三种宽有线带接入技术
ADSL技术：非对称数字用户线，用数字技术对现有的饿模拟电话用户线进行改造。低频谱段留给传统电话，高频留给接入网。
HFC光纤同轴混合网：在目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网。主干为光纤；采用节点体系结构；比CATV网更宽的频谱，家庭用户机顶盒
FTTx：把光纤一直铺设到…（可以是用户家庭/路边/小区/大楼/楼层/办公室/桌面等）。光线干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。

课后题

2.14 名词解释

FDM:
Frequency Division Multiplexing 频分多路复用：在频域范围的复用技术，将信道的带宽分为若干不同频带，分配给多个通信终端
TDM:
Time Division Multiplexing 时分多路复用：在时域范围的复用技术，将时间周期划分为若干时隙，轮流分配给多个通信终端
STDM:
Statistical Time Division Multiplexing 统计时分复用：时隙划分数量少于终端数量，按需动态分配的时分复用技术
WDM:
Wavelength Division Multiplexing：光信号的频分复用技术
DWDM:
Dense Wavelength Division Multiplexing：密集波分复用，一条光纤复用几十上百甚至更多路信号而互不干扰的信道复用技术
CDMA:
Code Division Multiple Access：码分多址接入，通过给各个基站不同且正交的编码实现所有基站全时域全频域通信的复用技术
SONET：
Synchronous Optical Network: 同步光纤网络: 美国提出的一种同步了全网时钟和通信速度的数字传输标准
SDH：
Synchronous Digital Hierarchy: 同步数字体系，SONET的国际标准版本
STM-1:
Synchronous Transfer Module-1: SDH信号的最基本模块
OC-48:
SONET基本速率OC-1的48倍

2-17比较ADSL、HFC以及FTTx接入技术的优缺点

ADSL:
可利用现有电话网络，成本较低，带宽小，性能弱
HFC：
可利用现有广电网络，成本较低，带宽介于ADSL和FTTX之间，但存在核心结点高负载问题，高峰期性能下降剧烈
FTTX：
需要重建网络，成本高，带宽大，时延低，性能好，对于本身无有线电话和广电网络的场景，有可能可以承担电话与电视业务