5、物理层与链路层技术详解

物理层与链路层技术详解

1. 物理层与链路层概述

物理层和链路层是网络架构中的基础部分。以太网和 IEEE 802.11 分别作为有线和无线机制的代表，为物理层和链路层提供了功能规范。

物理层的主要作用是支持帧在物理介质上的传输。这一传输过程通常借助调制方案，将帧的二进制数字或比特映射为符号，这些符号能以电磁信号的形式在有线或无线信道中传播。调制是双向的，解调时输入的符号也会被映射回比特。

1.1 关键概念

• 带宽 ：单位时间内传输的符号数量，以赫兹（Hz）为单位。
• 传输速率 ：输入到物理层的比特速率，以比特每秒（bps）为单位，也称为网络带宽。
• 吞吐量 ：比特流到达接收器的速率，同样以 bps 为单位。由于信道通常存在损耗，并非所有传输的比特都能到达目的地，这会导致帧丢失，使得吞吐量低于实际传输速率。
• 好吞吐量 ：实际应用数据比特到达目的地的速率，不考虑协议头比特。

1.2 传播方式

物理层的传播方式主要有两种：
- 引导传播 ：发生在人造引导信道中，如波导、同轴电缆、双绞线和光纤，是传统有线通信的示例。
- 自由传播 ：发生在地球大气层和水下的相应天线之间，是无线广播的基础。

2. 有线场景下的调制

在有线场景中，帧的调制通过