计算机网络学习笔记(2. 物理层)

学习用书:计算机网络(第七版)谢希仁
参考视频:
王道考研计算机网络.
众元教育期末复习.

目录

  • 物理层
    • 物理层的基本概念
      • 四大特性
      • 两种信号
      • 调制和编码
        • 信噪比
          • 信噪比
          • 香农公式
      • 传输介质
        • 双绞线
        • 光纤
        • 同轴电缆
        • 无线
      • 物理层的基本通信技术
        • 复用技术
        • 频分复用FDM
        • 时分复用TDM
        • 波分复用WDM
        • 码分复用CDM
      • 数据的传输方式
        • 通过同时间传输数量分为
        • 通过数据报文的双方行为分为
        • 通过传输的信号分为
        • 传播方向
        • 传输对象

物理层

物理层的基本概念

四大特性

书P41

  • 机械特性——接口是怎样的
  • 电气特性——用多少伏的电
  • 功能特性——线路上电平电压的特性
  • 过程特性——实现不同功能所发射信号的频率

两种信号

书P43

  • 模拟信号(连续信号)——代表消息的参数的取值是连续的
  • 数字信号(离散信号)——代表消息的参数的取值是离散的

调制和编码

书P44a

  • 调制——模拟信号的转换
  • 编码——数字信号的转换
    • 编码的步骤:
    • 采样→量化→编码

信噪比

书P45

信噪比

信噪比(dB) = 10 * lg(S/N) (dB)

  • dB: 分贝
  • S: 信号平均功率
  • N: 噪声平均功率
香农公式

C = Wlog2(1+S/N) (bit/s, 以2为底)

  • C: 信道的极限传输速率
  • W: 信道的带宽

公式表明:信道的带宽或信道的信噪比越大,信息极限传输速率越高

传输介质

书P47

双绞线

  • 屏蔽双绞线STP——抗干扰强、贵一些
  • 非屏蔽双绞线UTP——便宜、抗干扰差
  • 制作标准:
    • 568B:橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕8根
    • 568A:13替换,26替换

光纤

  • 单膜光纤:100Gbit/s 100KM 反射少
  • 多膜光纤:距离只有2KM,反射次数多,导致损耗

同轴电缆

  • 内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织、外导体屏蔽层

无线

  • 无线信号频率:IEEE802.11

物理层的基本通信技术

书P53

复用技术

本来需要使用多个信道传输,加上复用器和分用器后可以使用共享信道。

频分复用FDM

共享信道中的所有用户在同样的事件内占用不同的频率带宽资源
eg:传统电话一个话路的带宽4kHz,1000个用户复用,总宽带4MHz

时分复用TDM

共享信道中的所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度
eg:一个时分复用帧长125μs,1000个用户共享,每个用户用0.125μs

波分复用WDM

光的频分复用,通过光的波长

码分复用CDM

靠不同的编码来区分原始信号的一种复用方式

数据的传输方式

通过同时间传输数量分为

  • 串行传输:使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输。每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信。
  • 并行传输:并行传输指的是数据|以成组的方式。在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

通过数据报文的双方行为分为

  • 同步传输:
    • 同步:在时刻上同时发送与接收
    • 同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符,每个字符都有自己的开始位和停止位,而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧。或简称为倾。
  • 异步传输:异步传输将比特分成小组进行传送,小组可以是8位的1个字符或更长,发送方可以在任何时刻发送这些比特组,而接收方从不知首它们会在什么时候到达。

通过传输的信号分为

  • 基带传输:传输数字信号
  • 频带传输:传输模拟信号——300-3400Hz

传播方向

单工,半双工,全双工

传输对象

单播,组播,广播

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