网络原理之物理层

物理层解决：如何在连接各种计算机媒体上传输比特流。

所以需要规范接口的一些特性：如:

机械特性:接口形状、大小，引线数目

电气特性：规定电压范围（-5V到5V)

功能特性：规定-5V表示0，5V表示1

过程特性：也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件如何衔接。

数据通讯的技术（和计算机网络关系不大）

通信的目的是传输信号。

码元：在使用时间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：一般表示向一个方向传送信息的媒体。而通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

基带信号：来自信源的信号，没有经过任何处理的。

带通信号：（满足传输更远的需求）把基带信号经过载波调制后，把信号频率调到较高的频段以便在信道中传输。

调制信号的方法：如图：

调相是：0时用正弦波表示 1时用余弦波表示。

常用编码:

单极性不归零码与双极性不归零码：主要看差别门限，如果都在0上就是单极性的

单极性归零码和双级性归零码：如图：

对于单极性不归零码来说，0与没有信号是没法区分的。 所以此入曼彻斯特编码：如图：

差分曼彻斯特编码：如图：有跳变为0，无跳变为1

 举例说明一下：

对于传输（带宽限制，噪声、干扰和失真）下：

奈氏准则:给出了在假定的理想状态(没噪声）下，为了避免码间串扰，码元传输速率上限值。

理想低通信信道的最高码元传输速率=2WBaud

W是理想低通信道的带宽，单位是HZ

Banud是波特，是码元传输速率的单位

注：波特是调制解调器经常使用的概念,Bit是信息量，若一个码元含3个Bit的信息量，则1波特=3Bit/S.

对于有噪声情况下：

信噪比：

香农用信息论的理念推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。

 实际信道上信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。

两者的适用范围：如图：

物理层下面的传输媒体：

 导向传输实体：

光纤分为单模和多模，单模非常细，带宽可以到10GHz,多模粗，光在里面直接传输不折射了。

非导向传输实体，电磁波

短波靠电离层传播，信号很差

微波是直线传输的，是要有一定高度的发射塔，才能覆盖地球。

集线器，联的网是半双工，可以起到信号放大作用。给所有接点，不进行过滤，不安全。很少见了，是一个非常大的冲突域，只能一条路在用。

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信道复用技术：

频分复用：一个人一个频率，经过载波调制后，不同的波再叠加成一个总的波形再在主干线上传。后面再解调。

时分复用（TDM）：如图：

当没有数据时，依然会占用带宽，所以会造成浪费。引入统计时分复用（STDM).

给每一路，加了一个标记，这样有数据的话就加上标记，再放到传输线路上。后面再根据标记，传到接收端。

波分复用：实质就是频分复用，只不过是用光调制器

码分复用：CDMA（码分多址）联通CDMA手机就是码分复用的。

码片：每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。缺点是：表示的站越多，则一个比特分的码片就越多；这是一个矛盾。

工作原理：

 CDMA重要特点：

每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交。

什么是码片序列的正交关系呢？

正交另一个重要特性是：

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1即：

同样， 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。

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数字传输技术（与电话通信是相关的）

脉码调制PCM体制：为了在电话局之间的中继线路上传输多路电话。

PCM有北美T1（最多有24路）和欧洲E1（32路）互不兼容的国标。我国采用的E1.

E1最高速率是2.048MB/s,T1最高速率是1.544MB/s/

带宽接入技术：（计算机联网技术）

ADSL用电话线提供Internet接入。

HFC光纤同轴混合网，利用有线电视CATV提供带宽接入。

光纤到户，直接用光纤接入。