计算机网络-物理层

目录

一、物理层的基本概念

二、物理层下的传输媒体

（一）引导型传输媒体

（二）非引导型传输媒体

三、传输方式

（一）串行传输和并行传输

（二）同步传输和异步传输

（三）单向通信(单工)、双向交替通信(半双工)和双向同时通信(全双工)

四、编码与调制

五、信道的极限容量

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一、物理层的基本概念

物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。

物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

物理层协议的主要任务：

• 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸引脚数目和排列、固定和锁定装置。
• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义
• 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

二、物理层下的传输媒体

（一）引导型传输媒体

1、同轴电缆

• 基带同轴电缆 (50Ω)：数字传输，过去用于局域网 
• 宽带同轴电缆(75Ω)：模拟传输，目前主要用于有线电视

同轴电缆价格较贵且布线不够灵活和方便，随着集线器的出现，在局域网领域基本上都是采用双绞线作为传输媒体

2、双绞线

3、光纤

光纤的优点：

1. 通信容量大 (25000~30000GHz的带宽)
2. 传输损耗小，远距离传输时更加经济
3. 抗雷电和电磁干扰性能好。这在大电流脉冲干扰的环境下尤为重要
4. 无串音干扰，保密性好，不易被窃听
5. 体积小，重量轻

光纤的缺点：

• 割接需要专用设备
• 光电接口价格较贵

光纤结构：

当光从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角；因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光碰到包层时，就会反射回纤芯。

4、电力线 

（二）非引导型传输媒体

1、无线电波

2、微波

3、红外线

很多电子设备比如遥控器，或者某些牌子的手机或者电脑仍配备了红外接口，但因其缺点：

1. 点对点无线传输
2. 直线传输，中间不能有障碍物，传输距离短
3. 传输速率低(4Mb/s~16Mb/s)

电脑红外接口现已被淘汰

4、可见光

即新出现的LIFI，但是短时间内应该是无法取代WIFI，LiFI仍在研制中，但其前景被很多人看好

三、传输方式

（一）串行传输和并行传输

网络中的通信是串行传输。

电脑内部是并行传输，比如CPU和内存 

（二）同步传输和异步传输

同步传输

同步传输需要进行双端设备的时钟同步，实现收发双方时钟同步的方法主要有两种：

• 外同步:在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线
• 内同步:发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输(例如曼彻斯特编码

异步传输

字节之间的时间间隔不是固定的，接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。因此，通常需要在每个字节前后加上起始位和结束位。

（三）单向通信(单工)、双向交替通信(半双工)和双向同时通信(全双工)

四、编码与调制

在计算机网络中，常用的是将数字基带信号通过编码或调制在相应信道中传输

 可以采用混合编码

五、信道的极限容量