计算机网络物理层

本文深入探讨了物理层的四大特性:机械、电气、功能和规程特性,强调了带宽在通信中的重要性,包括信号带宽和信道带宽的区别。同时,介绍了各种引导型和非引导型传输媒体,如STP、UTP、同轴电缆、光缆等。此外,还提到了网络中的延迟类型和交换机的工作原理。

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物理层

确定与传输媒体的接口有关的特性

网络核心——和通信相关的

物理层的四个特性
  1. 机械特性——插头和插座的几何尺寸、插针或插空芯数
  2. 电气特性——电路特性的 说明、表示信号状态的电压/电流电平的识别
  3. 功能特性——各条信号线的功能分配和确切定义
  4. 规程特性
带宽
  • 一根导线 和一台设备所能容纳的频率的范围,其最高和最低 频率之差
  • 信号带宽Hz——信号所占据的频率范围
  • 信道带宽Hz——信道允许通过的频率范围
  • (某信道的带宽是4000HZ,也就是说该信道最多可以以每秒4000次的速率发送信号)

高频信号在合成信号中占的份额很小,丢掉高频信号不会影响信号识别

!!几个时延
  • 发送时延(传输时延)

  • 传播时延

  • 排队时延

  • 处理时延

  • 往返时延RTT——发送端发送数据开始 到 发送端收到确认信息 的时间

交换机
  1. 分组放入缓存
  2. 转发表
  3. 把分组送到适当端口转发出去
物理层下面的胡参数媒体
引导型传输媒体

屏蔽双绞线STP

无屏蔽双绞线UTP

同轴电缆

光缆

非引导型传输媒体

短波通信

无线电波通信(地面微波通信 & 卫星通信)

OFDM(正交频分复用)是一种高效的多载波通信技术,它将高速数据流拆分为多个低速子流,并通过多个并行的低带宽子载波传输。这种技术具有高频谱效率、强抗多径衰落能力和灵活的带宽分配优势。 OFDM系统利用大量正交子载波传输数据,子载波间的正交性可有效避免码间干扰(ISI)。其数学表达为多个离散子载波信号的线性组合,调制和解调过程通过FFT(快速傅立叶变换)和IFFT(逆快速傅立叶变换)实现。其关键流程包括:数据符号映射到子载波、IFFT转换为时域信号、添加循环前缀以减少ISI、信道传输、接收端FFT恢复子载波数据和解调原始数据。 Matlab是一种广泛应用于科研、工程和数据分析的高级编程语言和交互式环境。在OFDM系统设计中,首先需掌握Matlab基础,包括编程语法、函数库和工具箱。接着,据OFDM原理构建系统模型,实现IFFT/FFT变换、循环前缀处理和信道建模等关键算法,并通过改变参数(如信噪比、调制方式)评估系统性能。最后,利用Matlab的绘图功能展示仿真结果,如误码率(BER)曲线等。 无线通信中主要考虑加性高斯白噪声(AWGN),其在频带上均匀分布且统计独立。通过仿真OFDM系统,可在不同信噪比下测量并绘制BER曲线。分析重点包括:不同调制方式(如BPSK、QPSK)对BER的影响、循环前缀长度选择对性能的影响以及信道估计误差对BER的影响。 OFDM技术广泛应用于多个领域,如数字音频广播(DAB)、地面数字电视广播(DVB-T)、无线局域网(WLAN)以及4G/LTE和5G移动通信,是这些通信标准中的核心技术之一。 深入研究基于Matlab的OFDM系统设计与仿真,有助于加深对OFDM技术的理解,并提升解决实际通信问题的能力。仿真得到的关键性能指标(如BER曲线)对评估系统可靠性至关重要。未来可进一步探索复杂信道条件下的OFDM性能及系统优化,以适应不同应用场景
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