计算机网络 物理层

1.物理层基本概念

  • 数据在计算机内部采用并行传输,但数据在通信线路上采用串行传输

2.数据通信的基础知识

2.1.数据通信系统的模型

  • 数据通信系统划分:源系统(发),传输系统(传),目的系统(接)
    • 源系统:源点(信源)、发送器
    • 目的系统:接收器、终点
  • 信号分类:
    • 模拟信号:连续信号
    • 数字信号:离散信号
  • 码元:不同离散数值的基本波形(信息量不固定)

2.2.信道的概念

  • 通信方式:单工、半双工、全双工
  • 基带信号:来自信源的信号(未加工未处理)
  • 基带信号调制方式
    • (编码)基带调制:波形变换,仍是基带信号
    • 载波(带通调制):频率搬移,变为模拟信号,带通信号
  • 编码方式:不归零、归零、曼彻斯特(周期中心方向判定,下1上0)(自同步)、差分曼彻斯特
  • 带通调制:调幅AM,调频FM,调相PM 混合调制更佳

2.3.信道的极限容量

  • 数字通信的优点:虽然传播会失真,但最后可以处理
  • 限制码元传输速率的因素
    • 频率范围:奈氏准则:任何信道中,存在传输速率上限,(没有考虑噪声)
    • 信噪比:信号的平均功率和噪声的平均功率之比S/N
    • 香农公式:传输速率极限(考虑信噪比),信道带宽或者信噪比越大,则极限速率越高

3.物理层下的传输媒体

  • 导引型和非导引型

3.1导引型

3.1.1.双绞线

  • 双绞线:两根铜导线绞合,可减少相邻导线干扰
  • 屏蔽双绞线(STP):加一层金属套屏蔽

3.1.2.同轴电缆

  • 双绞线继续加屏蔽层

3.1.3.光缆

  • 反射传播数据
  • 多模光纤:多角度入射,会展宽,失真,适合近距离传输
  • 单模光纤:直径小,折射次数少,损耗少,贵

3.2.非导引型(无线)

  • 卫星通信:较大的传播时延

4.信道复用技术

4.1.频分,时分(同步时分复用),统计时分(异步时分复用)

  • 共享概念

  • 时分:不同时,同频宽(有利于数字信号传输)

  • 频分:同时,不频宽
  • 复用器和分用器成对使用:复用器到分用器是高速通道,分用器之后则分送降速
  • 统计时分STDM:改进的时分复用。集中器常使用(智能复用器)
    • STDM不是固定分配时隙,而是按需动态分配时隙。可提高线路的利用率

4.2.波分WDM

  • 光的频分复用
  • 光复用器和光分用器(分波器),和上面一个功能

4.3.码分CDM

  • 码分多址CDMA:同时同频,不同码型。
  • 强抗干扰
  • 比特时间在划分为m个短的间隔,称为码片(码分原理)
  • 码片的通信方式为:扩频(直接序列扩频DSSS,调频扩列FHSS)
  • 码片序列必须正交 伪随机码序列

5.宽带接入技术

5.1.非对称数字用户线(ADSL)

  • 由于采用自适应调制技术使用户线可传送尽可能高的数据率,所以ADSL不能保证固定的数据率
  • 利用电话线铺线

5.2.光纤同轴混合网(HFC网)

  • 机顶盒

5.3.光纤到户(FTTx技术)

  • 即光信号到家门口再转为电信号
  • 为了有效利用光纤资源,再干线和用户间,采用无光源网络PON

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