【计算机网络】物理层概述|通信基础|奈氏准则|香农定理|信道复用技术

目录

 一、思维导图 

二、 物理层概述

1.物理层概述

2.四大特性（巧记"械气功程")

三、通信基础

1.数据通信基础

2.趁热打铁☞习题训练

3.信号の变身：编码与调制

4.极限数据传输率

5.趁热打铁☞习题训练

6.信道复用技术

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 一、思维导图 

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二、 物理层概述

1.物理层概述

在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，确定与传输媒体接口有关的一些特性

2.四大特性（巧记"械气功程")

（1）机械特性
定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况
（2）电气特性
规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等

(某网络在物理层规定，信号的电平用+10V～ +15V表示二进制0，用-10V～-15V表示二进制1，电线长度限于15m以内)
（3）功能特性
指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途
（4）规程特性
（过程特性）定义各条物理线路的工作规程和时序关系

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三、通信基础

1.数据通信基础

 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

 码元传输速率（波特率），是单位时间内传输的码元个数，单位是波特Baud(B)

消息：通信的目的是传送消息，如语音、文字、图像、视频等。

数据：数据是运送消息的实体。0/1

信号：信号是数据的电气或电磁的表现。

信道：表示向某一个方向传送信息的媒体。

单工通信：广播

半双工通信：对讲机

全双工通信：打电话

基带信号：来自信源的信号。

基带信号の变身：

（1）编码（基带调制）：变成数字信号

（2）带通调制：变成模拟信号(带通信号)

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2.趁热打铁☞习题训练

已知八进制数字信号的传输速率为1600B。试问变换成二进制数字信号时的传输速率是多少?

答：

B——表示波特（速度单位）、Byte（存储单位）

八进制：一个码元对等三个比特信息（对8取以2为底的对数即可）

二进制：一个码元对等一个比特信息

所以就是1600*3=4800B/s

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3.信号の变身：编码与调制

常用编码方式：

（1）归零编码：高1低0，后半段归零

（2）非归零编码：高1低0，后半段不归零

（3）曼彻斯特编码：前高后低->1/0 前低后高->0/1

（4）差分曼彻斯特编码：跳变为0，不变为1（看初始是否会跳变）

常用带通调制方式：

（1）调幅（AM-Amplitude Modulation）

（2）调频（FM-Frequency modulation）

（3）调相（PM-Phase modulation）

（4）正交振幅调制（QAM,调幅+调相）

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4.极限数据传输率

（1）奈氏准则：在理想低通（无噪声，带宽受限）条件下，极限码元传输速率为 2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz，V是每个码元离散电平的数目（即有多少种码元）

（2）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

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5.趁热打铁☞习题训练

例. 电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz，信噪比为30dB，则该系统最大数据传输速率是多少？

答：给了信噪比用香农定理

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6.信道复用技术

多路复用技术：

把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。把一条广播信道，逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际就是把广播信道转变为点对点信道

（1） 频分多路复用 FDM

 （2）时分多路复用 TDM

（3） 波分多路复用

波分多路复用就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，由于波长（频率）不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来