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:导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
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 |
---|---|---|
串行传输与并行传输 | 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。 |
同步传输与异步传输 | 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。 | 无 |
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:
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 = ,可以通过信噪比计算
。
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