计算机网络·物理层——笔记

物理层

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流。

主要任务：

确定与传输媒体接口有关的一些特性：

1.机械特性 2.电气特性 3.功能特性 4.过程特性

数据通信的基础知识

数据通信系统的模型

数据通信相关术语

·通信：目的是传送消息（语音、图像、文字、视频等）。

·数据：运送消息的实体，通常是有意义的符号序列。

·信号：是数据的电气或电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式。

        模拟/连续信号：代表消息的参数的取值是连续的。

        数字/离散信号：代表消息的参数的取值是离散的。

·信源：产生和发送数据的源头。

·信宿：接收数据的终点。

信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

        按传输信号分：模拟信道（传送模拟信号）、数字信道（传送数字信号）。

        按传输介质分：无线信道、有线信道。

通信方式

（1）单工通信

只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道。

如：广播通信。

（2）半双工通信

也称双向交替通信。

通信双方都可以发送或接收消息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道。

如：对讲机。

（3）全双工通信

也称双向同时通信。

通信双方可同时发送和接收消息，需要两条信道。

如：打电话。

数据传输方式

（1）串行传输

将表示一个字符的8位二进制数字按由低位到高位的顺序依次发送。

特点：速度慢、费用低、适合远距离。

（2）并行传输

将表示一个字符的8位二进制数同时通过8条信道发送。

特点：速度快、费用高、适合近距离。

实现同步的传输/通信方式

（1）同步传输

（2）异步传输

码元

码元是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。

当码元的离散状态有M个时（M大于2），此时码元为M进制码元。

1码元可以携带多个比特的信息量。

如，在使用二进制编码时，只有两种不用的码元，一种代表0状态，一种代表1状态。

如：

如：16进制，有16种，则为。

数据传输速率的表示方法

速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。

（1）码元传输速率

·别名：码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等。

·表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也称脉冲个数或信号变化的次数）。

·单位：波特（Baud）。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。

注：数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与码元长度T有关。

·计算：若2s内传2400个码元，求码元传输速率。

        答案：1200B.

（2）信息传输速率

·别名：信息速率、比特率等。

·表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数）。

·单位：比特/秒（b/s）。

关系：若一个码元携带 n bit的信息量，则M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为M x n bit/s。

·计算

问题一：

问题二：

        答案：1600*3=4800B.【8=】

问题三：

        答案：2400/2=1200B.

带宽（Bandwidth）

(1)模拟信号系统中，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。

(2)数字设备中，表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”/单位时间内通过链路的数量，常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力。

        单位：比特每秒（bps、b/s）。

奈氏准则和香农定理

·失真

·码间串扰——失真的一种现象

码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象。

奈氏准则

在理想低通（无噪声，带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位为Hz。

问题：

香农定理

在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。

问题：

奈氏准则和香农定理对比

基带信号和宽带信号

编码与调制

数字数据编码为数字信号

（1）非归零编码

（2）曼彻斯特编码

（3）差分曼彻斯特编码

（4）归零编码

（5）反向不归零编码

（6）4B/5B编码

数字数据调制为模拟信号

数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原为数字信号，分别对应于调制解调器的调制和解调过程。

问题：

        答案：1200*4=4800bit/s。

模拟数据编码为数字信号

模拟数据调制为模拟信号

未完。。。。

本文仅为个人学习笔记，欢迎一起学习、汲取知识~