第二章.物理层

第二章思维导图

2.1 物理层的基本概念

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
主要任务：确定传输媒体的接口的一些特性。

• 机械特性：接口形状、大小、引线数目。
• 电气特性：电压范围（-5v到+5v）。
• 功能特性：规定-5v为0，+5v为1。
• 过程特性：规定建立连接时各个部件的工作步骤。

标准化：有了这些规定好的标准后，各个厂家就可以按照标准来进行生产，方便以后设备的接入更加规范化。

2.2 数据通信的基础知识

数据通信模型.png

（1）相关术语

• 数据：运送消息的实体。

• 信号：数据的电气或电磁的表现。
  

• 码元：在使用始建于的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元。

（2）信道的基本概念

• 单向通信(单工)：只有一个方向。
• 双向交替通信（半双工）：可以互相发消息，但是不能同时。
• 双向同时通信（全双工）：双方可以同时发送和接收消息。

（3）基带信号和带通信号

• 基带信号：来自信源的信号(距离近)。
• 带通信号：基带信号经过载波调制，信号频率调到较高的频段，以便在信道中传输（距离远）。

（4）几种调制方法

• 调幅AM：振幅随基带数字信号变化。
• 调频FM：频率随基带数字信号变化。
• 调相PM：相位随基带数字信号变化。
  
  调制方法

（5）常用编码

• 单极性不归零码
• 双极性不归零码
• 单极性归零码
• 双极性归零码

• 曼彻斯特编码

• 差分曼彻斯特编码

  
  

（6）信道极限容量

• 有失真，但可以识别

  
  
• 失真大，无法识别

（7）奈氏准则

在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决成为不可能，如果信道的频带变宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。

（8）香农公式

在带宽受限且有噪声信道中传输的极限、无差错的信息传输速率。

2.3 物理层下面的传输媒体

（1）导向传输媒体

• 双绞线
• 同轴电缆
• 光缆

（2）网线

• 直通线：白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
  适用范围：主机/路由器----交换机/集线器
• 交叉电缆：同类设备

（3）非导向传输媒体

• 无线传输

2.4 信道复用技术

• 频分复用FDM：在同样时间用户占用不同的频率带宽资源。
  

• 时分复用TDM：时间等分，分给不同用户。
  

• 波分复用：光的频分复用

  
  

2.5 数字传输系统

脉码调制PCM国际标准：T1（1.544Mb/s）和E1(2.048Mb/s).

2.6 宽带接入技术

• ADSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）
• DMT技术（频分复用，划为多个子信道）
• HFC技术（光纤同轴混合网）