【计算机网络】第二章 物理层

【计算机网络】第二章 物理层

1. 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： 确定传输媒体的接口的一些特性，即：
（1）. 机械特性： 接口形状、大小、引线数目。
（2）. 电气特性： 规定电压范围（-5V到+5V） 。
（3）. 功能特性： 规定-5V表示0，+5V表示1
（4）. 过程特性： 也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。

2. 数据通信基础知识

（1）.相关术语

通信的目的是传送消息
数据：运送消息的实体。
信号： 数据的电气的或电磁的表现
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： 在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元
在数字通信中常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，这个间隔被称为码元长度。1码元可携带nbit的信息量。

（2）. 几个信道的基本概念

信道一般表示向一个方向传送信息的媒体。 平常的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道。
单向通信（单工通信）： 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、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。
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

（3）. 常用编码

曼彻斯特编码：bit中有信号“低-高”跳变为0，“高-低”跳变为1，一个时钟周期只可表示一个bit并且通过两次采样才能的到一个bit，它能携带时钟信号，且可表示没有数据传输。
差分曼彻斯特编码：bit与bit间有信号跳变表示下一个bit为0，无跳变表示为1.抗干扰性强于曼彻斯特编码。

（3）. 奈氏准则于香农公式

奈氏准则： 在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则会出现码间串扰，为避免码间串扰，给出了码元的传输速率的上限值。
香农公式：推到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。

3. 物理层下的传输媒体

导向传输媒体： 双绞线（屏蔽双绞线STP，无屏蔽双绞线UTP），同轴电缆，光缆。
费导向传输媒体：地面微波接力通信，卫星通信，电磁波传输被称为无线传输。
物理层设备–集线器：在网络中只起到信号放大和重发作用，是一个大的冲突域。

4. 信道复用技术

频分复用：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中始终占用这个频带。在同样的时间占用不同的带宽（频率带宽不是数据的发送速率）资源。
时分复用： 将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个用户所占用的时隙周期性的出现。所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

5.宽带接入技术

xDSL,DMT技术，光纤同轴混合网HFC，FTTx技术