计算机网络（谢希仁8版）第二章 物理层

1物理层的基本概念

连接各计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。

作用：尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异

1.2物理层的主要任务（简记就行）

确定与传输媒体的接口的一些特性。4个特性：

【机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸，引线数目和排列，固定和锁定装置等。

【电气特性：指明在接口电缆的各线条上出现的电压的范围。

【功能特性：指明某条想上出现的某一电平的电压的意义。

【过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

简记：“机电工程”

2数据通信系统的模型

三大部分：

【原系统（发送端，发送方）

【传输系统（传输网络）

【目的系统（接收端，接受方）

3常用术语

消息（message）：如话音，文字，图像，视频等。

数据(data)：运送消息的实体。有意义的符号序列。

信号(signal):数据的电气的或电磁的表现。

码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

使用二进制编码时，只有两种不同的码元：0状态和1状态（就是那两条横杠）

3.1关于码元的计算

码元有不同进制如二进制码元，四进制码元。

不同进制码元所携带的比特数不同：一个码元所含比特数=log2(几进制)

码元传输速率（波特率）：单位时间内传播码元的个数，单位波特B。

例如：已知八进制数字信号的传输速率为200B,求变换成二进制数字信号的传输速率是多少？

log2（8）=3

200B*3/log2(2)=600bit/s

4关于信道

信道：一般用来表示想某一个方向传输信息的媒体。

单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信，没有反方向的交互

双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送和接收。

双向同时通信(全双工通信)：通信的双方可以同时发送和接收信息。

基带信号（基本频带信号）：来自信源的信号，包含较多的低频成分，甚至有直流成分。

调制：

基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，把数字信号转换为另一种形式的数字信号。把这种过程称为编码（coding）。

带通调制：使用载波（carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段范围内能够通过信道）

5常用编码方式

6基本的带通调制方式（只需了解）

7信道的极限容量

信道是有极限的，不可能一任意高的速率进行传送。

而且码元传输的速率越高，信号传输的距离越远，噪声干扰越大，传输媒体的质量越差，在接收端的波形的失真就越严重。

限制码元在信道上的传输速率的两个因素：

【信噪能够通过的频率范围

【信噪比

7.1信噪能够通过的频率范围

信道的通过频率范围是有限的。信号中的许多高频分量往往不能通过信道。

码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限。

7.1.2奈氏准则（理想状态）

所以当一个码元携带更多的比特时就可以提高

7.2信噪比

信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。单位为分贝（dB）

7.3香农公式（有噪声情况下）

香农公式用来计算信道的极限信息传输速率C

W为信道带宽（Hz）;

8信道复用技术

何为复用？简单来讲就是允许多对用户共享信道进行通信。

8.1频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）

将整个带宽分为多分，用户被分配到一定的频段后，在通信过程中 自始至终都占用这个频带。

所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

8.2时分复用TDM(Time Division Multiplexing)

将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）

每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙

每一个用户所占用的时隙时周期性出现的（周期就是TDM帧的长度）

所有的用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

8.2.1统计时分复用STDM（Statistic TDM）

时分复用会导致信道利用率不高，因为当用户暂时无数据发送时，分配给该用户的时隙只能处于空闲状态。

8.3波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）

8.4码分复用CDM(Code Division Multiplexing)(先不写)