第二章 物理层

书上关于物理层的篇幅并不多,学习时,老师对这一章也只是进行粗略的介绍,往往给人一种物理层没什么内容并且也不重要的错觉。但其实物理层的内容是非常多的,其地位也是非常重要的。之所以粗略进行介绍,是因为这部分内容实在太多而且自成体系,属于通信专业专门研究的范围。

2.1 基本概念

物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉传输媒体通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
物理层协议众多而且非常复杂,不可能进行详细的描述,接下来只对物理层重要的概念进行介绍。

2.2 数据通信的基础知识

一个数据系统可以划分为三部分:发送端、信道和接收端。下图给出了数据通信系统的基本模型和物理层主要研究的一些问题(具体名词的含义不展开,有兴趣的可自行搜索)。
第二章 物理层_第1张图片
通信双方信息交互方式具体有三种:
单工通信:只有一个方向上的通信,没有反方向的通信。比如无线电广播、电视广播。
半双工通信:通信双方都可以收发信息。但通信双发不能同时发送,也不能同时接受。
全双工通信:通信双方可以同时收发信息。注意这里的同时,是指的宏观上的一段时间内,而具体到某一瞬间可能也只有一方在发送一方在接受(TDD)。目前商用的技术中,全双工技术分为时分双工(TDD)和频分双工(FDD),这两种技术都没有真正做到同时同频全双工

2.3 传输媒体

传输媒体可分为两大类:导引型传输媒体和非导引型传输媒体。简单来说,导引型传输媒体就是电磁波沿着固态媒体传播(有线),非导引型就是指的自由空间(无线)。
常见的导引型传输媒体有:

  • 双绞线:分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线
  • 同轴电缆:内导体为铜质辛线
  • 光缆:由透明的石英玻璃拉成细丝

在不方便进行线路施工的地方,无线通信(非导引型传输媒体)就显得非常重要。并且无线通信也是在运动中通信的唯一手段。
第二章 物理层_第2张图片

2.4 通信手段

2.4.1 信道复用技术

信道复用可以理解为不同用户对信道的共享技术,具体包括:

  • 频分复用:不同用户在同一时间占用不通的带宽资源。
  • 时分复用:每个用户占用每个TDM帧固定序号的时隙。
  • 码分复用:每个用户使用挑选的不同码型,避免互相干扰。

2.4.2 宽带接入技术

用户接入互联网,必须先接入某个ISP,以获得上网所需的IP地址。用户接入ISP的技术被称为宽度接入技术,具体包括:

  • ADSL技术:非对称数字用户线技术,用数字技术对现有的模拟用户线进行改造,使其能承载宽带数字业务。
  • HFC网:光纤同轴混合网,在有限电视网的基础上开发的一种宽带接入网,提供有线电视,电话,宽带业务。主干部分使用光纤,在光纤节点转换为电信号后,通过同轴电缆连接到用户家庭。
  • FTTx技术:Fiber To The x。包括光纤到户,光纤到楼等等,这也是目前使用最广泛的技术。

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