计算机网络|物理层

物理层的作用：在各种传输媒体上传输比特流，并且向数据链路层提供透明传输（数据链路层不需要考虑各种传输媒体的差异，只需要考虑如何完成本层协议和服务）

 传输媒体不属于物理层，不属于任何层次。

传输媒体介绍（了解即可）

导引型传输媒体-同轴电缆

导引型传输媒体-双绞线

 导引型传输媒体-光纤

 非导引型传输媒体-略

传输方式

串行传输：远距离传输（成本低）

并行传输：计算机内部传输常常采用此种方式

同步传输：字节和字节之间没有间隔

异步传输：字节和字节的间隔是不固定的

单向通信（单工）：只能一个方向输出（照相机）

双向交替通信（半双工）：双方不能同时输出（对讲机），需要两条信道，每个方向一条

双向同时通信（全双工）：双方可以同时输出（电话），需要两条信道，每个方向一条

编码与调制

消息转化成信号的过程如下

 码元

使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。简而言之，码元就是构成信号的一段波形。

比如下面的一段信号由两种波形构成，也就是说由两种码元构成

 常用编码

不归零编码怎么判断一样的码元是两个码元呢？需一根线传输时钟信号（存在同步问题）

归零编码：每个码元结束归零，但大部分数据带宽都用来归零被浪费掉。自同步，编码效率低

曼彻斯特编码：每个码元中间会跳变

差分曼彻斯特：码元是否变化表示0,1

 基本调制方法：

基本调制方法，1个码元只能包含一个比特信息。如何使得一个码元包含更多的比特呢？

混合调制举例：

信道极限容量

失真：信道质量不好容易失真

失真的原因：

奈氏准则：在制定的理想的条件下，为了避免码间串扰，码元传输速率是有上限的。

理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud = 2W 码元/秒

理想带通信道的最高码元传输速率 = WBaud =  W 码元/秒

W：信道带宽，HZ

Baud：波特，即码元/秒

码元传输速率又称为波特率、调制速率、波形速率或符号速率，它与比特率有一定关联

当一个码元携带一个比特，则波特率与比特率在数值上是相等的

当一个码元携带n，波特率 = n × 波特率

提高波特率，就必须设法使每一个码元携带更多个波特的信息量，这需要采用多元制

实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显低于奈氏准则给出的这个上限数量

采用更好的调制方法，码元携带更多的比特，也不能无限制的提高信息传输速率，因为信道的即显信息传输速率还要受限于实际的信号在信道中的传输时的信噪比

香农公式：带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率。

c = W × log2（1 + S/N），c是信道的极限信息传输速率（b/s）

c：信道的极限信息传输速率

W：信道带宽

s：信道内所传信号的平均功率

N：信道内的高斯噪声功率

S/N：信噪比，使用分贝（dB）作为度量单位

         信噪比（dB） = 10 × log10（S/N）（dB）

信道带宽或者信噪比越大，信道的极限传输速率越高

实际中，信号比香农中的还要小

根据香农和奈氏，要想提高信息的传输速率就必须采用多多元制和努力提高信道中的信噪比

最后

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