计算机网络二--物理层

一、物理层的基本概念

物理层考虑的是怎样才能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。

 

主要任务描述为与传输媒体的接口有关的特性：

（1）机械特性  接口的各种属性

（2）电气特性  电压

（3）功能特性  指明某条线上出现的某一电压表示的意义

（4）过程特性  指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

 

二、数据通信基础

1．数据通信系统模型

2. 一些术语

消息(message)，数据(data) 运送消息的实体，信号(signal)是数据的电气或电磁的表现。

 

*信号可分为两类（根据信号中代表消息参数取值不同）

       （1）模拟信号/连续信号

       （2）数字信号/离散信号  代表不同离散数值的基本波形成为码元。

 

*信道(channel)

信道与电路有差异。

信道一般表示向某一个方向传送信息的媒体。

一条电路包含一条发送信道加一条接受信道。

 

**通信双方信息交互方式

       （1）单向通信/单工通信

       （2）双向交替通信/半双工通信  双方皆可发信息，但不能同时

       （3）双向同时通信/全双工通信  双方可以同时发送接受

 

*信道的极限容量

码元传输速率越高，或信号传输距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接收端波形的失真就越严重。

 

限制码元在信道上传输速率因素：

       （1）信道能够通过的频率范围  奈氏准则

       （2）信噪比  信号的平均功率/噪声的平功功率=S/N

              香农公式  信道的极限信息传输速率C=W （W为信道带宽）。表明信道的带宽或信噪比越大，信息的极限传输速率越高。

 

3. 物理层下面的传输媒体

导向传输媒体

       （1）双绞线

       （2）同轴电缆

       （3）光缆

 

4. 信道复用(multiplexing)技术

*复用

*频分复用：其所有用户在同样时间占用不同带宽资源。（带宽指频率带宽）

*时分复用：其所有用户在不同时间占用同样频带宽度。

       在使用时分复用系统时，当某用户暂时无数据发送时，在时分复用系统分配给该用户的时隙处于空闲状态，其他用户即使用数据发送，但也不能使用空闲时隙，导致时分复用信道利用率不高。

 

*统计时分复用

统计时分复用使用STDM帧传送复用数据。

STDM帧按需动态分配时隙。

右上图每个时隙之前的白色短时隙放入用户地址信息，因为STDM帧中时隙不是固定分配给某个用户。

**根据谢希仁《计算机网络》（第五版）整理**