物理层

数据通信基础知识

通信的方式

三种基本方式：

单向通行 又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。如广播的模式
双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。
双向同时通信 又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送以及接收消息。

信道复用技术

频分复用、时分复用和统计时分复用

频分复用：所有用户做同样时间占用不同的带宽资源。
时分复用；将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每个用户在TDM帧中占用固定序号的时隙。也就是不同时间占用同样的频带宽度。

波分复用

波分复用WDM (Wavelength Division Multiplexing)就是光的频分复用。光纤技术的应用使得数据的传输速率空前提高。现在人们借用传统的载波电话的频分复用的概念,就能做到使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号。这样就使光纤的传输能力可成倍地提高。由于光载波的频率很高,因此习惯上用波长而不用频率来表示所使用的光载波。

码分复用

码分复用CDM (Code Division Multiplexing)是另一种共享信道的方法,实际上,人们更常用的名词是码分多址CDMA (Code Division Miltiple Acces)一用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。码分复用最初用于军事通信,因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现,随着技术的进步, CDMA设备的价格和体积那大幅度下降,因而现在己广泛使用在民用的移动通信中,特别是在无线局域网中,采用CDMA可提高通信的话音质量和数据传输的可靠性,减少干扰对通信的影响,增大通信系统的容量(是使用GSM的4-5倍),降低手机的平均发射功率,等等。

数字传输系统

缺点：

速率标准不统一。
不是同步传输。

总结

物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性,如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。
一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点(或源站、信源)和发送器, 目的系统包括接收器和终点(或目的站,或信宿)
通信的目的是传送消息。如话音、文字、图像、视频等都是消息,数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号可分为模拟信号(或连续信号)和数字信号(或离散信号),代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。
根据双方信息交互的方式,通信可以划分为单向通信(或单工通信)、双向交替通信 (或半双工通信)和双向同时通信(或全双工通信).
来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。最基本的带通调制方法有调幅、调频和调相。还有更复杂的调制方法,如正交振幅调制。
要提高数据在信道上的传输速率,可以使用更好的传输媒体,或使用先进的调制技术。但数据传输速率不可能被任意地提高。
传输媒体可分为两大类,即导引型传输媒体(双纹线、同轴电缆或光纤)和非导引型传输媒体(无线或红外或大气激光).
常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用(光的频分复用).
最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM。现在高速的数字传输系统使用同步光纤网SONET (美国标准)或同步数字系列SDH (国际标准)。
用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线ADSL (用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)、光纤同轴混合网HFC (在有线电视网的基础上开发的)和FTTx (即光纤到....)
为了有效地利用光纤资源,在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无须配备电源,其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON.

物理层