计算机网络之物理层

物理层基本概念

• 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，而不是指具体的传输媒体。
• 物理层主要功能描述为确定传输媒体的接口的一些特性，即：
  机械特性
  电气特性
  功能特性
  过程特性

数据通信基本知识

1.典型的数据通信模型
2.相关术语
 通信的目的是传送消息；
 数据是传送消息的实体；
 信号是数据电磁或电气表现
 信号可分为模拟信号和数字信号

 码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度。比特/秒是信息传输速率的单位，码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。一个码元不一定对应于一个比特。

3.有关信道的几个基本概念
 信道一般表示向一个方向传送信息的媒体。
 单向通信（单工通信） 电视
 双向交替通信（半双工通信） 对讲机
 双向同时通信（全双工通信） 手机

 基带信号：来自信源的信号。
  带通信号：载波调制基带信号后的信号（带通调制）
  信号的调制方式：调幅 调相 调频

 编码方式：
  单极性不归零码
  双极性不归零码
  单极性归零码
  双极性归零码
  曼彻斯特编码
  差分曼彻斯特编码

 信道的极限容量
  信号失真过大会导致不可识别
  奈氏准则
  码元传输速率有上限，否则会出现码间串扰。
  如果信道带宽越高，也就是能够通过的高频分量越多，那么就可以用更高的速率传递码元而不会出现码间串扰。这也是为何光纤传输比铜线快的原因。
   信噪比
     香农公式
     公式所表达的就是在有噪声的情况下，降低速率也能分辨。

物理层下面的传输媒体

1.导向传输媒体
 各种电缆
 网络设备
   网线：直通线（不同类设备之间连接） 交叉线（同类设备之间连接） 现在的网卡一般具备自动协商功能 。
   光纤：单模光纤 多模光纤
2.非导向传输媒体
 非导向传播就是指自由空间，其中电磁波传输被称为无线传输。无线传输频段很广。 短波通信 微波通信 地面微波接力通信 卫星通信
3.集线器hub
 其目的是扩大网络传输范围，不具备信号定向放松能力，集线器是一个大的冲突域。

信道复用技术

复用是通信技术的基本概念
1.频分复用FDM( frequency division multiplexing)
 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资源（这里的带宽指的是频率带宽而不是数据的发送速率）。典型的例子就是打电话。
2.时分复用TDM（Time Division Multiplexing）
 不同时间内占用同样频带宽度。TDM帧（一个周期）时分复用技术可能会造成线路资源浪费。
3.统计时分复用statistic TDM
 加上标记区分不同用户。这是对时分复用技术的一种优化。可以被看作为异步时分复用。而普通的时分复用技术则是同步时分复用。
4.波分复用
5.码分复用CDM