计算机网络 - 物理层

一.物理层概念

1.1基本概念

1. 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
2. 物理层主要任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性—定义标准

1.2四种特性

• 机械特性：定义物理连接的特征，规定物理连接时采用的规格，接口形状、引线数目、引脚数量、排列情况等
• 电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率、距离限制。
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义、接口部件的用途
• 过程特性(规程特性)：定义各种物理线路的工作规程、时序关系

二.数据通信基础知识

2.1术语

• 数据data：传送消息的实体，通常指有意义的符号序列

• 信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式
  数字信号/离散信号：代表消息的参数取值是离散的
  模拟信号/连续信号：代表消息的参数取值是连续的

• 信源：产生和发送数据的源头

• 信宿：接受数据的终点

• 信道：信号的传输媒介，一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接受信道
  

• 码元：用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中的数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为K进制码元，而该时长称为码元宽度，当码元的离散状态有M个时，此时码元为M进制码元
  4进制码元 —> 码元离散状态有4个 —> 4种高低不同的信号波形 —> 00 01 10 11
  16进制 —> 码元离散状态有16个 —> 16种高低不同的信号波形 —> 4比特信息量表示16种状态

• 码元传输速率：又叫码元速率、波形速率、调制速率、符号速率----一秒传输多少个码元
  表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也称脉冲个数、信号变化的次数），单位:波特，1波特表示每秒传输一个码元
  数字信号有多进制二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与码元长度T有关
  

• 信息传输速率：别名信息速率、比特率，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(即比特数)，单位：比特/秒— 一秒传输多少个比特
  关系：若一个码元携带n比特信息量，则M波特码元传输速率所对应的信息传输速率是 M*n bit/s
  N进制码元：一个码元携带 log2N 个比特
  
  

2.2三种通信方式

• 单工通信：只有一个方向通信而没有反方向的交互，仅需一条 信道
• 半双工通信：通信双方都可以发送或接受消息，但是任何一方都不能同时发送和接受，需要两条 信道
• 全双工通信：通信双方可以同时发送和接受消息，也需要两条 信道

2.3数据传输方式

• 串行传输：将表示一个字符的8位二进制数按由低到高顺序依次发送，速度慢、费用低、适合远距离