计算机物理层

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早睡早起好习惯

约定：本文是针对于《计算机网络》第七版（谢希仁）中第二章的知识点总结，不适合单独看，结合课本或者PPT中的图片复习更佳

1.基本知识

• 物理层考虑的是如何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
• 物理层描述了：机械特性、电气特性、功能特性和过程特性
• 通信的目的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号则是数据的电气或者电磁表现

信号

• 信号可分为模拟信号和数字信号
  • 模拟信号：代表消息的参数的取值是连续的
  • 数字信号：代表消息的参数的取值是离散的
• 码元：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形
• 信道表示某一个方向传送信息的媒体，一条通信电路一般包含一条发送信道和一条接收信道
• 通信方式分为单工通信、半双工通信和全双工通信

调制

• 来自信源的信号常称为基带信号，将基带信号中的低频分量转化为高频分量的过程称为调制
  • 基带调制/编码：仅对波形进行变换，变化后仍是基带信号。是把数字信号转化为另一种数字信号
  • 带通调制：通过载波把数字信号转化为模拟信号，调制后的信号是带通信号
  • 常用编码方式分为：不归零制、归零制、曼彻斯特、差分曼彻斯特编码
  • 常用带通调制方式：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）、正交振幅调制（QAM）
• 奈氏准则：任何信道中，码元的传输速率超过上限速率会产生严重的码间串扰问题
• 信噪比S/N：即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，单位是分贝（dB）
• 香农公式：信道带宽或者信噪比越大，极限传输速率就越高

2.物理层下面的传输媒体

• 传输媒体分为导引型和非导引型传输媒体

导引型

• 双绞线：可适用于模拟电路和数字电路，升级版是屏蔽双绞线
• 同轴电缆：具有抗干扰性，用于传输较高速率的数据
• 光缆

非导引型

• 短波通信（高频通信）
• 微波通信：传输质量高，会受恶天气影响

3.信道复用技术

• 复用器和分用器成对出现

频分复用（FDM）和时分复用（TDM）

• 时分复用的所有用户在不同时间占用同样的频带宽度
• 统计时分复用（STDM）不固定分配时隙，是按需动态分配

码分复用（CDM）

• 也叫码分多址（CDMA）
• 每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列
  • 如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列
  • 如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码
• 每个站的码片不能相同且要正交

波分复用（WDM）

• 是光的频分复用

4.数字传输系统

旧数字传输系统缺点

• 速率标准不统一
• 不是同步传输

现在技术

• 同步光纤网：SONET/SDH

5.宽带接入技术

• ADSL
• HFC
• FTTx