计算机网络（谢希仁 第七版）第二章 物理层 笔记

二．物理层

物理层的基本概念：

1）机械特性约束：指明接口所用接线器的形状，性质，尺寸，引线数目排列，固定和锁定装置等待，比如无论什么材质的网线都是用的水晶头

2）电气特性约束：约定电压范围

3）功能特性：指明某种电压表示的意义，比如什么范围的电压代表高电频，与电气特性有一种相互对照关系

4）规程特性：指明对于不同功能的格子可能事件出现顺序，比如报文的小组划分，组装的顺序

数据通信系统：

源系统：

1）源点：源点设备产生的要传输的数据（pc机等终端）

2）发送器：将01比特流转换成相应的物理信号（调制器）

传输系统：

1）接收器：接收物理信号，转换成我们的01比特流（解调器）

2）终点：从接收器获取01比特流，解析成对应的信息

目的系统：

有关信道的基本概念：

1）单项通信（单工通信）：只能发送或只能接收(戴耳机听歌）

2）双向交替通信（半双工通信）：通信双方都可以发送，但不能同时发送或者接收（对讲机）

3）双向同时通信（全双工通信）：通信双方可以同时发送和接收信息

4）基带信号：将01数字信号直接用两种不同电压表示，然后到线路上传输

5）宽带信号：将基带信号进行调制形成的模拟信号

调制

1）基带调制：仅对基带波形进行变换

此调制过程：编码

不归零编码：直接1高，0低电频

归零编码：向上凸1，向下凹0

曼彻斯特编码：下降代表1（1->0),上升代表0（0->1)

差分曼彻斯特编码：每个电频的开始没有波动代表1，有波动代表0

以上仅对基带波形进行变换

数字信号变成模拟信号：带通调制

带通调制方法：

调幅：0无波动，1有波动

调频：0频率较小，1波动较大

调相：0->1特定波动(上尖波），1->0另外一个特定波动（下尖波）

码元传输率越高或者传输距离越远，在信道的输出端波形的失真就越严重

信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，S/N（单位dB）

香农公式：求信道的极限信息传输数率C

C=W*log2（1+S/N) b/s

提高数据传输数率的方法：一个简单的电信号表示更多的比特数，比如二进制转换成一种8进制的关系

比如原来是0表示一个电频，现在010表示一个电频，这样一个电频就表示了更多的二进制数，提高了传输效率（从容量上提高了传输速率）

2.3物理层下的传输媒体

1）导引型传输媒体（有实物）

双绞线：电信号，四根铜线，两两绞合在一起（物理方法降低通电铜线间的相互干扰）

同轴电缆：电信号，良好的抗干扰特性（绝缘保护层，外导体屏蔽层）

光缆：光信号，利用光的反射传输信号（通过在光纤纤芯外面涂一层低折射的媒体，降低光的折射）

2）非引导型传输媒体（比如无线传输）

短波通信，微波通信

2.4信道复用技术

信道复用技术规则：

1）频分复用技术：用户在分到一定的频带后，在通信过程中自始至终始终占用这个频带

2）时分复用技术：所有用户在不同时间占用同样的带宽频率（四秒为一个时间段，我占第一秒）（人一多网速变慢原理：四个人，四秒为一个时间段，你占四分之一，8个人，8秒为一个时间段，你占8分之一）（现用技术，2018年）

缺点：每个时间段可能有空余，存在浪费

3）统计时分复用技术：不固定分配时间段，而是按需动态分配

缺点：因为是动态的，所以得加头信息（用户地址信息），存在运算加头时间开销

以上针对电信号

4）波分复用技术（光谱，不同光谱的光射到不同材质上反射角是不一样的）

实质：就是光的“频分复用”

5）码分复用技术：各用户使用经过挑选的不同码型，因此不会造成干扰

每一个比特时间划分为m个短的间隔，叫做码片

发1：发自己的m比特的码片（发m个比特）

发0：发送自己m比特码片的反码（也是m个比特）

码片序列：-1表示0，1表示1