【计算机网络】—— 物理层

文章目录

前言

一、基本概念

1. 传输媒体

2. 物理层协议的主要任务

3. 物理层的任务

二、传输媒体

1. 导引型

同轴电缆

双绞线

光纤

电力线

2. 非导引型

三、传输方式

1. 串行、并行

2. 同步、异步

3. 单工、半双工、全双工

四、编码和调制

1. 基本概念

2. 编码

不归零编码

归零编码

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

3. 调制

基本调制方法

调幅（AM）

调频（FM）

调相（PM）

混合调制

正交振幅调制QAM

五、信道的极限容量

1. 基本概念

2. 奈氏准则

3. 香农公式

信噪比

香农定理

香农公式

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前言

学期马上结束，开始了关于计算机网络的复习，以博客的形式对所学知识进行总结，方便自己复习 and 借此向大家分享！

一、基本概念

1. 传输媒体

导引型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤

非导引型传输媒体：微波通信

2. 物理层协议的主要任务

• 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置
• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示什么意义
• 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

3. 物理层的任务

        怎么样在各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，进而给数据链路层提供透明传输的服务

透明传输：数据链路层看不见也无需看见物理层是怎么传输数据比特流的，只需要接收物理层传输数据比特流的服务即可

物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不需要考虑具体的传输媒体

二、传输媒体

注意：传输媒体不属于计算机网络体系结构中的任意一层

1. 导引型

        导引型——电磁波被引导沿着固体媒介传播

同轴电缆

同轴电缆有两种：

基带同轴电缆（50Ω）：数字传输 —— 过去曾用于局域网

宽带同轴电缆（75Ω）：模拟传输 —— 目前主要用于有线电视

（同轴电缆较贵且布线不够灵活方便，随着集线器的出现，在局域网领域逐渐被双绞线取代）

双绞线

两根相互绝缘的铜导线并排放在一起，按照一定规则绞合起来

STP相较于UTP，多了一个具有屏蔽功能的金属层

绞合的作用：

1. 抵御部分来自外界的电磁波干扰
2. 减少相邻导线的电磁干扰

光纤

由于光纤非常细，所以需要将其做成结实的光缆，一根光缆少则包含一根光纤，多则可以包含数百根光纤

光纤的优点：

• 通信容量大（25000 ~ 30000GHz的带宽）
• 传输损耗小，远距离传输时更加经济
• 抗雷电和电磁干扰性能好，在大电流脉冲干扰的环境下很重要
• 无串音干扰，保密性好，不易被窃听
• 体积小，重量轻

光纤的缺点：

• 割接需要专用设备
• 光电接口价格较贵

光在光纤中的传输：

当光从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角；

因此，如果入射角足够大，大于某临界值时，就会出现全反射，即光碰到包层，就会反射回纤芯

多模光纤：

• 由于色散（模式、材料、波导色散），光在多模光纤中传输一定距离后必然导致信号失真（脉冲展宽），因此多模光纤只适合近距离传输（建筑物内）
• 发送光源：发光二极管；接收检测：光电二极管

单模光纤：光纤直径减少到只有一个光的波长