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计算机网络学习笔记(二)

二,物理层
2.1 物理层的基本概念

物理层的主要任务为:确定传输媒体的接口的一些特性

机械特性
电气特性
功能特性
过程特性
注:数据在计算机内多采用并行传输,在通信线路上一般采用串行传输(出于经济考虑),物理层还要实现传输方式的转换

2.2 数据通信的基础知识

数据通信系统可划分为三部分

源系统(或发送端,发送方):一般包含源点,发送器(调制器)
传输系统(或传输网络)
目的系统(或接收端,接收方):一般包含接收器(解制器),终点

常用术语介绍

通信的目的是传送消息,数据是运送消息的实体,信号是数据的电气或电磁的表现
信号分为:模拟信号(或连续信号),数字信号(离散信号)

码元:代表不同离散数值的基本波形
一个码元携带的信息不是固定的,而是由调制方式和编码方式实现的,在实用二进制编码时,0 和 1 表示两种状态

信道的几个基本概念

信道一般表示向某一个方向传送信息的媒体,一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道

三种基本信息交互方式:

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)

基带信号:来自源的信号如计算机输出的数据信号;往往包含较多低频成分和直流成分,信道并不能传送这些分量,需要经过调制

基带调制:仅对基带信号的波形进行变换,使之与信道特性相适应,变换后仍是基带信号
带通调制:调频,调幅,调相等方法,变换成带通信号

信道的极限容量

信道能通过的频率范围(若频带越宽,码元传输速率上限越高而不出现码间干扰)

奈氏准则表明:在任何信道中,没有信号干扰时,码元的传输速率有上限

信噪比(信号的平均功率与噪声的平均功率之比)

信噪比(dB)= 10 log10(S/N)(dB)

香农公式表明:考虑信号干扰时,若信道的带宽或信道的信噪比越大则信息的极限传输速率越高 C = W log2(1+S/N)(bit/s)

提高信息的传输数率的另一个方法:用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量

2.3 物理层下的传输媒体

导引型传输媒体

双绞线
同轴电缆
光纤(单模光纤,多模光纤)

非引导型传输媒体(自由空间传播)

短波通信(主要靠电离层的反射)
无线电微波通信(地面微波接力通信和卫星通信)

2.4 信道复用技术

复用技术

频分复用:所有用户占用不同的带宽资源 复用器和分用器

时分复用:所有用户不同时间占用同样的频带宽度 复用器和分用器

统计时分复用(异步时分复用):按需动态分配 集中器(智能复用器)

波分复用(光的频分复用):光复用器,光分用器,掺铒光纤放大器
码分复用(码分多址)

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