物理层的基本概念:
物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
物理层的主要任务描述为:确定与传输媒体的接口的一些特性,即:
机械特性:接口形状,大小,引线数目
电气特性:例规定电压范围(-5V到+5V)
功能特性:例规定-5V表示0,+5V表示1
过程特性:也称规程特性,规定建立连接时各个相关部件的工作步骤
数据通信系统:
通信的目的:传送消息
数据(data):运送消息的实体
信号:数据的电气或电磁的表现(电压高低,光信号,电信号)
模拟信号:代表消息的参数的取值是连续的
数字信号:代表消息的参数的取值是离散的
码元:nBit
信道:
平常的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接受信息的信道。
单向通信(单工通信):
只能有一个方向的通信而没有反方向的交互(电视台)
双向交替通信(半双工通信):
通信的双方都可以发送消息,但不能双方同时发送/接收。(对讲机)
双向同时通信(全双工通信):
通信的双方可以同时发送和接收信息(电话)
调制:
基带调制:进行波形变换,使其适应信道特性 编码
带通调制:频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号
基带信号:传输多个0时,难区分0是传输的信号还是传输结束。
曼彻斯特编码:可以把0和传输结束区分开。
低到高:0 高到低:1
差分曼彻斯特编码:
信号之间有跳转代表下一位为0,否则为1
比曼彻斯特编码抗干扰能力更强。
在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,否则就会出现码间串扰的问题,使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
信道的极限容量:
奈氏准则: 理想低通信道的最高码元传输速率(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)
=2WBaud(W:带宽,Baud:波特)
香农公式:带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率P43
波特与Bit的区别:
波特:在调制解调器中经常用到波特这个概念
Bit是信息量,如果一个码元含有3个Bit信息量,1波特=3Bit/s
物理层下面的传输媒体:
导引型传输媒体:
双绞线:屏蔽双绞线STP,无屏蔽双绞线UTP
同轴电缆:
50Ω同轴电缆:用于数字传输,基带同轴电缆
75Ω同轴电缆:模拟传输,宽带同轴电缆
多模光纤:传输多个电磁波模式
单模光纤:传输单个电磁波模式,传播特性好,带宽可达10GHZ有线电视网络
非导引型传输媒体:
短波通信:靠电离层的反射,通信质量较差
微波:在空间主要是直线传播(地面微波接力通信,卫星通信)
集线器:放大信号,不具备信号的定向传送功能,是一个大的冲突域
最大传输距离:100米
信道复用技术:
频分复用:FDM
用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源。
波的特性:叠加后相互之间不干扰
时分复用技术:TDM
缺点:由于计算机数据的突发性质,用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。
统计时分复用技术:STDM
波分复用:WDM(用频分复用理解)
码分复用:
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片。
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1;一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是–1。
不同码片之间的规格化内积必须为0,即正交
手机越多,需要的独一无二的码片序列越多,1Bit需要分的码片就越多。
数字传输系统:
宽带接入技术:
ADSL:非对称数字用户线
HFC:光纤同轴混合网
FTTH光纤到户: