第二章 物理层

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一、物理层的基本概念

物理层主要是解决在传输媒介上传输比特流，主要任务是确定传输媒体的标准特性。这样不同厂家的设备就能相互连接。

• 机械特性：接口标准，如形状、大小、引线数目
• 电气特性：电压标准，如电压范围
• 功能特性：规定电压表示什么，如-5V表示0，+5V表示1
• 过程特性：规定建立连接时相关部件的工作步骤

二、数据通信的基础知识

典型的数据通信模型

数据：要运送的消息
信号：数据的电气或电磁的表现
数字信号：数字比特流，010101，消息的取值是离散的
模拟信号：消息的取值是连续的
码元：代表离散数值的基本波形（1码元携带1bit信息，或者1码元携带nbit信息）
调制解调器：可以把数字信号和模拟信号进行相互转换。

数据通信模型

信道

信道：表示向一个方向传输数据的媒体。平常说的通信线路，一般都包含一条发送信息的通道和一条接受信息的通道。
单工通信：只有一个方向的通信。电台
半双工通信：通信的双方都能发送和接收，但是不能同时收发，必须交替着来。对讲机。
全双工通信：通信的双方能同时收发。打电话。

基带信号和带通信号

基带信号：信源的信号
带通信号：将基带信号经过载波调制之后，把信号频率调高，以便在信道中传输.

对基带信号的调制方法：调幅、调频、调相

基带信号 -> 带通信号 - 调制方法

常用编码

单极性代表只有1时电压是正的，双极性代表0时电压是负的。电压有没有正负 - 极性
每个bit传输后是否归于0电压 - 归零

常用编码

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

比较

信道的极限容量

奈氏准则

理想的条件下，码元的传输速率也有上限。
如果太快了，会出现码间串扰的问题，接收方不能识别。

香农公式

C = W log2（1+S/N） b/s
有信号干扰时，信道的极限、无差错的信息传输速率，跟信噪比有关系
如果受干扰比较大，可以降低传输速率，来保持正常的通信。
信噪比越大，信息传输速率越高。

三、物理层下面的传输媒体

导向传输媒体

电磁波沿着固体的方向传输。双绞线、同轴电缆、光缆。
直通线，交叉线（不同设备直通线，同类设备交叉线），但集线器-交换机，和路由器到主机要用交叉线。网线的水晶头标准 - 568A、568B标准。
光纤：不断地全反射

非导向传输媒体

在自由空间进行传输。电磁波、短波、微波。

设备

集线器hub
物理层设备，起到信号放大和重发的作用，目的是扩大网络的传输范围。和网线一样，不具备定向传送能力。
最大传输距离：100m
集线器是个大的冲突域。集线器上某个时间点只能两台电脑通信。

四、信道复用技术

• 频分复用FDM（frequency division multiplexing）
  分成不同频段，进行复用传输，然后在接收处分用

• 时分复用TDM（Time Division multiplexing）
  在一个时间周期内，轮流发一段消息。但是如果有的空闲，可能会浪费资源

• 统计时分复用 STDM（statistic TDM）
  通过加标记，只要够了一帧就发送。vlan干道链路区分vlan，就是STDM。

• 波分复用 WDM（WaveLength Division Multiplexing）
  就是光的频分复用

• 码分复用 CDM （Code Division Multiplexing）

五、数字传输系统

六、宽带接入技术

• ADSL
  ADSL采用的是DMT频分复用技术
  将频率分给电话线、计算机网上行线路、计算机网下行线路
• 有线电视
• 光纤