计算机网络第2章 物理层

《计算机网络(第七版)-谢希仁》 第2章 物理层

偏向底层，了解为主

物理层的基本概念

物理层考虑的是怎样才能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。可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性。

• 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等
• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
• 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

数据通信的基础知识

数据通信系统模型

一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端、接收方)。

源系统一般包括源点(source)(产生要传输的数据)和发送器(源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输，典型的发送器就是调制器)两部分。

目的系统一般包括接收器(接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息，典型的接收器就是解调器)和终点(destination)(终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出)。

根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为模拟信号(或连续信号)和数字信号(或离散信号)两大类。

有关信道的几个基本概念

信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体，从通信的双方信息交互的方式来看，有三种基本方式，单向通信(单工通信)、双向交替通信(半双工通信)、双向同时通信(全双工通信)。

基带调制：对基带信号的波形进行变换，把数字 信号转换为另一种形式的数字信号，称为编码(coding)。

带通调制：使用载波(carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，能够更好地在模拟信道中传输。

信道的极限容量

1. 信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
2. 信噪比：

香农公式指出: 信道的极限信息传输速率C是

W为信道的带宽(以Hz为单位)；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内 部的高斯噪声功率。

提高传输速率的方法：让每一个码元携带更多比特的信息量

信道复用技术

• 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
• 时分复用TDM (Time Division Multiplexing)
• 统计时分复用STDM (Statistic TDM)，又称为异步时分复用
• 波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)，密集波分复用 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)
• 码分复用CDM (Code Division Multiplexing)

最后

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