计算机网络---物理层
文章目录
- 物理层
- 与传输媒体接口有关的一些特性
- 数据通信系统
- 交互方式
- 常用编码方式
- 信道的极限容量
- 物理层下面的传输媒体
- 信道复用技术
- 数字传输系统
- 宽带接入技术
物理层
物理层的作用：
尽可能屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到到差异
与传输媒体接口有关的一些特性
1.机械特性
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目排列等
2.电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
3.功能特性
指明某条线出现某一电平的电压的意义
4.过程特性
指明对不同功能的各种可能事件出现的顺序
数据通信系统
可划分为三大部分
1.源系统 （发送端、发送方）
源点、发送器、接收器、终点
2.传输系统
3.目的系统 （接收端、接收方）
信号
1.模拟型号
2.数字信号
交互方式
1.单向通信
单工
只能由一个方向的通信，而且没有反方向的交互
如广播、电视等
2.双向交替通信
半双工
双方都能发送消息，但是不能双方同时发送
3.双向同时通信
全双工
双方可同时发送消息
基带信号：来自信源的信号
调制：
将来自源信号的低频甚至直流信号进行变换，使得这种低频直流信号可以便于在信道内传输
两种调制方法
基带调制：
把数字信号转换为另一种形式的数字信号，即仅对信号的波形进行变换，可称之为编码调制
常用编码方式
1.不归零制
2.归零制
3.曼彻斯特编码
4.差分曼彻斯特编码
基本的带通调制方法
1.调幅
2.调频
3.调相
信道的极限容量
从概念上来讲，影响码元在信道上传输速率的因素有：
- 信道能够通过的频率范围
奈氏准则
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决成为不可能
码间串扰：码元传播速率太快了，接收端收到的波形失去了码元之间清晰界限的形象
C=2WlogM
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud
这里W是理想低通信道①的带宽,单位为赫(Hz);
这里的M是指离散电平数目，即共有几种码元；
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传输码元而不出现码间串扰
- 信噪比
噪声会使接收端对码元的判决产生错误，但是噪声的影响是相对的。
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记作： S/N
香农公式：
信道的极限信息传输速率C：
C＝W log2(1+S/N) （b/s）
W为信道的宽度
S为信道内所传信号的平均功率
N为信道内部的高斯噪声功率。
物理层下面的传输媒体
（不属于物理层）
引导性传输媒体
- 双绞线
两根绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合在一起，就构成了双绞线
屏蔽双绞线：STP 在双绞线外面加上一层用金属丝编织成的屏蔽层
无屏蔽双绞线 UTP
- 同轴线缆
细同轴185M
粗同轴500M
- 光缆
光纤：是由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体
多模光纤：可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输
单模光纤：可以使光线一直向前传播，而不会产生多次反射 成本较高 损耗较小
- 架空明线
非引导性传输媒体
无线传输
短波通信、无线电微波通信
信道复用技术
- 频分复用 FDM
用户在同样的时间内占用不同的频率带宽而复用同一个信道
- 时分复用 TDM
将时间划分为相同的时分复用帧TDM，在不同的时间占用相同的频带宽度，
- 统计时分复用 STDM
改进的时分复用
按需动态分配时隙，而不是固定分配时隙
- 波分复用 WDM
就是光的频分复用，利用在光线技术通信中
- 码分复用 CDM
重点重点
码分多址CDMA
每个用户在相同的时间使用相同的频带进行通信，但各用户使用经过挑选的不同码型，从而使得个用户之间可以进行独立的通信
有很强的抗干扰能力
在CDMA中， 每一个比特时间再被细分为m个更短的时间间隔。每个时间间隔被称为码片，m个码片组成一个码片序列。如：m=8,(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)。 (0表示为-1)
每一个站点有一个自己的专属码片序列，如果想发送1就直接发送码片序列，发送0就发送码片序列的反码。
对于码片有规定：S站的码片序列为S，T站的码片序列为T。
如果想要知道某一个发送方是否发送消息，发送的是什么消息。就用得到的码片序列乘以该站点的码片序列。
若 S ⋅ X = 0 ，则未发送消息； S ⋅ X = 1 则发送1； S ⋅ X = − 1，则发送0
数字传输系统
同步光纤网SONET
宽带接入技术
- ADSL技术
非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对此案有点模拟电话用户线进行改造是使它能够存在宽带数字业务
可以利用现有的电话网中的用户先不需要重新布线
甚高速数字用户线 VDSL 比ADSL更快，用于短距离传送
- 光纤同轴混合网 （HFC网）
在有线电视网的基础上开发的
- FTTx技术