计算机网络物理层

1、物理层基础概念:

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    解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据bit流(而不是指具体的传输媒体)!

2、物理层主要任务:

    确定传输媒体的接口的一些特性,即:

        机械特性:如接口形状、大小,引线数目;

        电气特性:如规定电压范围(-5v到+5v);

        功能特性:如规定-5v表示0,+5v表示1;

        过程特性:也称为规程特性,规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。

3、典型的数据通信模型(物理层面):

    计算机网络物理层

4、数据通信基础:

    数据(data):运行消息的实体;

    信号(signal):数据的电气或电磁表现;

        模拟信号:取值连续

        数字信号:取值离散

    码元:代表不同离散数值的基本波形(1码元可携带N bit的信息量)

    信道:向一个方向传送信息的媒体(日常说的通信线路为:1条发送信息的信道 + 1条接收信息的信道)

        单向通信(单工):只有一个方向的通信而无反方向的交互

        双向交替通信(半双工通信):通信双方都可以发送和接收信息,但不能双方同时发送或接收。如:对讲机。

        双向同时通信(全双工通信):通信双方可同时发送和接收信息。如:电话。

    基带信号(base band):来自信号源的信号(如计算机输出的各种文字或图像文件的数据信号)    

    通带信号(band pass):把基带信号进过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便于在信道中传输。

        --> 在传输距离较近时,计算机网络采用基带传输方式,如:计算机到监控器、打印机等外设的信号。

    载波调制方法:

        调幅(AM)

        调频(FM)

        调相(PM)

    数字信号编码方式:

        单极性不归零码

        双极性不归零码

        单极性归零码

        双极性归零码

        曼彻斯特编码

        差分曼彻斯特编码

    奈氏准则:没有信号干扰时,为避免码间干扰,码元的传输速率有上限(适用于:模拟信号)

    香龙公式(shannon):C=Wlog2(1+S/N)  b/s                                               (适用于:模拟信号 + 数字信号)

5、传输媒体:

    导向传输媒体:

        双绞线:屏蔽双绞线(STP)、无屏蔽双绞线(UTP,日常见的网线)

        同轴电缆:50欧(用于:基带传输)、75欧(用于:模拟传输)

        光缆

        网线:同类用直通线,异类用交叉线

        光纤:通过不断的全反射

            单模光纤(不折射,直接传输,如数字电视信号)

            多模光纤(全折射)

    非导向传输媒体:

        地面微波接力通信

        卫星通信

    物理层设备:

        集线器(hub):在网络中只取信号放大和重发的作用,目的是扩大网络的传输范围,不具备信号的定向传送能力。

            特点:

                1)最大传输范围:100m

                2)是一个大的冲突域,现在已基本不用。

6、信道复用技术:

        频分复用(FDM):同样时间,不同用户占用不同频率。如:电话

        时分复用(TDM):同样频带宽度,所用用户占用不同的时间(效率不高)

        统计时分复用(STDM):数据帧中加标记,用于区分数据源

        波分复用(WDM):光的频分服用(光调制、光解调)

7、数字传输系统:

        脉波调制PCM:

            北美T1标准,欧洲E1标准,我国E1

8、宽带接入技术:

        xDSL(非对称传输):把0~4kHz的低频谱留给传统电话,把原来没有利用的高端频谱给用户上网使用(利用离散多音调DMT技术调制解调,频分复用)

        光纤同轴混合网(HFC):电视、电话、网络共用CATV(有线电视网络,采用模拟数据的频分复用)

        FTTx(光纤到户、大楼、路边):光纤

注:这一系列文章为观看韩立刚老师的计算机网络基础课程所作的笔记。


文章名称:计算机网络物理层
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