【计算机网络】个人笔记 - 第二章:物理层

物理层

一.物理层的基本概念

物理层解决的是数据在物理链路上的传输问题。

物理层协议的主要任务是:机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

1.传输媒体

传输媒体分为两类:导引型传输媒体非导引型传输媒体

类型常见媒体
导引型传输媒体同轴电缆、双绞线、光纤、电力线
非导引型传输媒体无线电波、微波、红外线、可见光

2.传输方式

传输方式常见的有三种分类。

分类内容特点
串行传输并行传输串行传输是单线路直接发送;并行传输是同时使用多条线路一同发送。并行传输速率是串行传输的n倍,同时成本也比串行传输高很多。
同步传输异步传输同步传输是一整条二进制串,收发双方时钟同步,以保证获取比特信号时正处在信号波长的中心位置;异步传输则以字节为传输单位,各个字节之间异步传输。同步传输可外开一条线路来同步时钟,也可以采用曼切斯特编码将时钟一起编码进信号。
单向通行双向交替通信双向同时通信分别为单工、半双工、全双工。

3.编码与调制

码元:在使用时间域的波形表示数字信号时代表不同离散数值的基本波形

常见的编码方法:

基本调制方法:

奈氏准则

理想低通信道的最高码元传输速率:2W 码元/秒;理想带通信道的最高码元传输速率:W 码元/秒。其中W为信道带宽

香农公式


c = W \times log \frac{}{2} (1 + \frac{S}N{})

其中,c 是信道极限信息传输速率;W是信号带宽,单位是Hz;S为信道内所传信号的平均功率;N为信道内的高斯噪声功率;

其中,信噪比 = 10 \times log_{10}\frac{S}{N},可以通过信噪比计算  \frac{S}{N} 。

此外:最大数据传输速率 = 最高码元传输速率 × 每个码元可携带的信息量

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