《计算机网络》Chapter2-物理层知识点整理

A级：

奈奎斯特定理（奈氏准则）

• V=有多少种不同的码元

• 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的

  • There is an upper limit to the rate at which code elements can be transmitted in any channel

• 信道的频带越宽，就可以用更高的速率进行码元的有效传输

• 要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元携带更多个比特的信息量——需要多元调制方法

香农定理Shannon's theorem

• 信噪比越大，信息的极限传输速率越高

• 对于一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限是确定的

• 只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就能找到某种方法来实现无差别的传输

• 实际信道能达到的传输速率要比它低不少

• 从一个侧面表面，一个码元对应的二进制位数是有限的

编码：把数据变换为数字信号

• NRZ非归零编码

• 曼彻斯特编码

• 差分曼彻斯特编码

• 4B/5B编码

电路交换circuit switching

• 两个结点建立一条专用物理通信路径。这一路径在整个数据传输期间一直被独占。分为连接建立，数据传输，连接释放。

  • Dedicated physical communication path

• 优点

  • 通信时延小

  • 有序传输

    • orderly transmission

  • 没有冲突

  • 适应范围广

  • 实时性强

  • 控制简单

• 缺点

  • 建立连接时间长

  • 线路独占

  • 灵活性差：只要通信双方建立的通路中的任何一点出了故障，就必须重新拨号建立连接

  • 难以规格化

报文交换exchange of messages

• 交换的单位是报文

• 优点

  • 无需建立连接

  • 动态分配线路

  • 提高线路可靠性

  • 提高线路利用率

    • Improve line utilization

  • 提供多目标服务

• 缺点

  • 转发时延

    • Relay delay

  • 需要网络结点有较大的缓存空间

分组交换（packet switching）：

• 限制了每次传送的数据块的上限，大的数据划分为合理的小数据块，加上必要的控制信息，构成分组

  • Large data divided into reasonably small chunks of data

• 优点（角度：时延，利用率，存储，出错）

  • 无建立时延

  • 线路利用率高

  • 简化了存储管理（相对于报文交换）

  • 加速传输

  • 减少了出错概率和重发数据量

• 缺点

  • 存在传输时延

  • 需要传输额外的信息量

• 分类：

  • 面向连接虚电路virtual circuits：

    • 结合数据报与电路交换的优点，建立逻辑上相连的虚电路

    • 三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放

    • 建立和拆除需要时间开销。短分组显得浪费，长时间频繁的数据交换效率较高

    • 连接建立后，就确定了传输路径

    • 提供可靠的通信功能

    • 某结点故障，会导致虚电路破坏

    • 分组首部不包括目的地址

    • 链路可以有多条虚电路

  • 无连接数据报unconnected datagram

    • 不需要建立连接

    • 尽最大可能交付

    • 分组需要发送端和接收端的完整地址

    • 转发时延

    • 故障适应能力强

    • 提高了网络的吞吐量

    • 资源利用率高

中继器：转发器（transponders）。将信号整形并放大再转发出去

• 原理是信号再生

  • signal regeneration

• 工作在物理层

• “5-4-3规则”：5段通信介质，4个中继器，只有三段可以挂计算机。

• 不能互联两个物理层不同的网段（不是存储转发设备）

集线器（Hub）：多端口中继器。

工作在物理层

半双工状态

B级：

基带：基本频带，指传输变换前所占用的频带，是原始信号所固有的频带

基带传输：在传输时直接使用基带数字信号(不转换为模拟信号，即不调制)。基带信号将数字信号1和0用两种不同的电压标识，送到数字信道上传输

宽带传输：宽带信号将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号，然后传送到模拟信道上传输

传输介质：

UTP双绞线：两根采用一定规律并排绞合的相互绝缘的铜导线组成。

STP屏蔽双绞线：UTP加一个金属丝编织成的屏蔽层

同轴电缆：由内导体、绝缘层、屏蔽层和塑料外层组成

50Ω同轴电缆（基带同轴电缆）：用于局域网

75Ω同轴电缆（宽带同轴电缆）：用于有线电视

物理层接口的特性：（机械电工养了一只乌龟）

机械特性：物理连接的边界点。引脚的数目

电气特性：信号的电压高低，传输速率，距离限制

功能特性：某一电平的电压的意义

规程特性：工作规范与时序关系

C级：

数字数据（数字信号）：取值仅允许有限的几个离散数值的数据（或信号）

模拟数据（模拟信号）：连续变化的数据（或信号）

码元：一个固定时长的信号波形来表示一位k进制数字。这个时长称为码元宽度

信道：模拟信道和数字信道；无线信道与有线信道

单工通信，半双工通信，全双工通信

调制：数据变换为模拟信号的过程

ASK幅移键控

FSK频移键控

PSK相移键控

QAM正交振幅调制