计算机网络第二章(谢希仁)

第二章

  • 物理层
    • 2.1 物理层的基本概念
    • 2.2 数据通信的基础知识
      • 1. 典型的数据通信模型
      • 2. 相关术语
        • 2.2.1 信道基本概念
        • 2.2.2 信道:指的就是**发送信息的道路(通道)**
        • 2.2.3 基带信号和带通信号
        • 2.2.4 几种基本上的调制方法
        • 2.2.5 常用编码
        • 2.2.6 信道的极限容量
          • 奈氏准则:
          • 香农定理
    • 2.3 物理层下面的传输媒体
      • 导向传输媒体(电测波沿着固体媒体传播)
        • 2.3.1 双绞线
        • 2.3.2 同轴电缆
        • 2.3.3 光缆
      • 非导向传输媒体
      • 物理层设备---集线器
    • 2.4 信道复用技术
      • 频分复用 FDM(Frequency Division Mulitiplexing)
      • 时分复用
      • 波分复用
      • 码分复用(重点)
    • 2.5 数字传输系统
    • 2.6 宽带接入技术(把计算机接入到Internet上去)
      • ADSL技术
      • 光纤同轴混合网HFC
      • FFTx技术

物理层

2.1 物理层的基本概念

  1. 解决问题: 在各种线路上如何传送比特流
  2. 主要任务:确定与传输媒体的接口的一些特性。(传输媒体不是指的是具体的传输媒体)
    主要如下:计算机网络第二章(谢希仁)_第1张图片

2.2 数据通信的基础知识

1. 典型的数据通信模型

计算机网络第二章(谢希仁)_第2张图片

2. 相关术语

  1. 通信的目的是传送消息。
  2. 数据:运送消息的实体(也就是说的有意义的符号序列)
  3. 信号:数据的电气或电磁的表现。
    计算机网络第二章(谢希仁)_第3张图片
2.2.1 信道基本概念
2.2.2 信道:指的就是发送信息的道路(通道)
信道 例子
单向通信(单工通信) 电视广播台
双向交替通信(半双工通信) 对讲机
双向同时通信(全双工通信) 打电话
2.2.3 基带信号和带通信号
信号 例子
基带信号(没有经过处理的信号) 说话的声波
带通信号 把基带信号进行调制,让其传播的更远。 打电话

因此如果传输不远的话,会采用基带传输,因为在近距离范围内基带信号衰减不大,信号内容不会变化,例如:计算机到监视器、打印机。

2.2.4 几种基本上的调制方法

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2.2.5 常用编码
编码 解释
单极性不归零码 用一种电压来表示 有电压值就为1,否则为 0,假如如果有两个两个1的话 不会归0 一直连续的都是1
双极性不归零码 用两种电压来表示,不归0的话,最后不会回到0
双极性归零码 用一种电压来表示 有电压值就为1,否则为 0,变化之后是不是会回到电压值为0
曼彻斯特编码 不管是0还是1 中点电压会有跳变
差分曼彻斯特编码 比曼彻斯特编码的抗干扰能力强 在曼彻斯特编码的基础上面加了 bit与bit之间也有信号跳变 表示下一个为0,如果没有,则表示下一个为1
2.2.6 信道的极限容量

有失真,但可识别
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失真大,无法识别
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奈氏准则:

1924年,奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。给出了在假定的理想条件下,为了避免码间串扰,码元的传输速率的上限值。

在任何的信道中,码元的传输速率都是有上限的,到达一定程度的话,会出现码间串扰的现象,最后识别不出来。

理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W波特
因此,极限数据传输速率=2WlogV(V是几种码元)

低通信道指的是(没有噪声,带宽有限)

香农定理

考虑到了噪音的干扰
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2.3 物理层下面的传输媒体

导向传输媒体(电测波沿着固体媒体传播)

2.3.1 双绞线

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2.3.2 同轴电缆

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2.3.3 光缆

光缆,又称光纤缆线,是由一束光纤组成的集合体,它不仅包括光纤本身,还包括用于保护光纤的外层结构,如塑料护套等。简而言之,光纤是光缆的组成部分,而光缆是光纤的集合体。

单模光纤的传播特性好,具有很高的传输速率。

非导向传输媒体

非导向传输媒体就是指的自由空间。
比如:短波通信、地面微波接力通信、卫星通信。

物理层设备—集线器

  1. 工作特点: 它在网络中只起到信号放大和重发(指的是从所有的口转发)作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力
  2. 最大传输距离:100m
  3. 集线器是一个大的冲突域
    用集线器连接的是半双工的
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2.4 信道复用技术

在信道上面传送数据少,没有把带宽充分利用,所以就想到复用技术。

频分复用 FDM(Frequency Division Mulitiplexing)

Modulator是对信号进行调制。
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使用分离器,把各种信号分离出来。
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时分复用

分为时间段进行传送数据,接收的时间按照顺序取出,用户多的话,给每个人分的时间就会变少,速度就会变慢。
MUX指的就是复用器
时分复用可能会造成链路资源的浪费。
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统计时分复用 解决了浪费链路资源。
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波分复用

如果光速不变的情况下,可以根据频率来确定波长。
所以波分复用其实也就是光的频分复用。
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码分复用(重点)

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任何码片向量和该码片向量的规格化内积都是1。(计算完了内积之后,要除以m)
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片。
1bit可以对应多个码片。

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。

其他码片的话和该码片要正交,也就是说向量们在不同的维度

1个码片 现在要用m的比特来,如果用户特别多的话,就需要更多来进行表示,会造成浪费。
码分复用的话系统,发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。

2.5 数字传输系统

脉码调制 PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路电话。
由于历史上的原因,PCM 有两个互不兼容的国际标准,即北美的 24路 PCM (简称为 T1)和欧洲的 30 路 PCM(简称为 E1)。我国采用的是欧洲的 E1 标准。
E1 的速率是 2.048 Mb/s,而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。当需要有更高的数据率时,可采用复用的方法。

2.6 宽带接入技术(把计算机接入到Internet上去)

ADSL技术

用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,然后接入到网络中。
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光纤同轴混合网HFC

HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的
一种居民宽带接入网。
HFC不仅能让电视上网,还能让用户通过电视或其他设备访问互联网,享受高速数据传输和其他多媒体服务。
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FFTx技术

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