读书笔记 ---- 《计算机网络—谢希仁第7版》---- 第2章 物理层

第2章：物理层

目录

1、物理层的基本概念

2、数据通信的基本知识

3、物理层下面的传输媒体

4、信道复用技术

5、数字传输系统

6、宽带接入技术

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1、物理层的基本概念

物理层解决如何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

物理层的主要任务描述为：确定与传输媒体的接口的一些特性，即：

机械特性：例如接口性状、大小、引线数目；

电气特性：例如规定电压范围（-5v到+5v）；

功能特性：例如规定-5v表示0，+5v表示1；

过程特性：也称为规程特性，指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2、数据通信的基本知识

2.1、数据通信系统的模型：

2.2、相关术语

数据（data）：运算消息的实体

信号（signal）：数据的电气或者电磁的表现

            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（code）：在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同的离散数值的基本波形就成为码元。

2.2.1有关信道的几个基本概念：

信道一般表示向一个方向传送信息的媒体。所以我们平时说的通信线路包含一条发送信息的通道和一条接收信息的通道。

单向信道（单工信道）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互；

双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送，当然也不能同时接收；

双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接收信息。

2.2.2基带（baseband）信号和带通（band pass）信号

基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号就是发出的直接表达要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号；

带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能通过信道）

2.2.3几种调制方法：

调幅（AM）：载波的振幅随基带数字信号而变化；

调频（FM）：载波的频率随基带数字信号而变化；

调相（PM）：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

2.2.4 常用编码方式

（1）不归零制：正电代表1，负电代表0；

（2）归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0；

（3）曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1；

（4）差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。

差分曼彻斯特编码的抗干扰能力强于曼彻斯特编码

2.3 信道的极限容量

任何实际的信道都是不理想的，都不可能以任意高的速率进行传送。

限制码元在信道上的传输速率的因素主要有两个：

（1）信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元的传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决成为不可能。------【奈氏准则】

（2）信噪比：信道的极限信息传输速率C可以表示为：   ------【香浓公式】                                                                    

W：信道的带宽；

S：信道内所传信号的平均功率；

N：信道内部的高斯噪声功率。

3、物理层下面的传输媒体

传输媒体：也称为介质或者传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通道。

导向传输媒体：双绞线、同轴电缆、光缆

非导向传输媒体：电磁波、无线电

4、信道复用技术

信道复用技术：频分复用FDM、时分复用TDM、统计时分复用STDM、码分复用CDM

5、数字传输系统

................................  不重要

6、宽带接入技术

将用户接入到互联网的方法有：ADSL技术（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）、光纤同轴混合网（HFC网）、FTTx技术。