物理特性定义计算机,计算机网络(物理层)

物理层的基本概念

机械特性

电器特性

功能特性

过程特性

物理层要实现这些标准化的特性接口

物理特性

比如双绞线，光纤，同轴电缆，其接口和传播介质不同，通过机械特性进行定义

电器特性

传播的电压范围是什么，比如以太网传播的电压是什么，广域网传播电压

功能特性

接口和电压具体代表什么和有什么功能，比如 0 电压代表 0，15电压代表 1

过程特性

比如有一根线传递时钟频率，另一根线传递数字信号

数据通信的基础

数据通信模型

数字信号-交换机(集线器)-数字信号 (适用局域网)

数字信号-调制解调器-模拟信号-调制解调器-数字信号 (适用广域网)

数字信号-光电转换器-光信号-光电转换器-数字信号 (适用广域网)

数据通讯一些常用术语

信息(message): 通信的目的是传递信息，如文字，图片，视频和音频

数据(data): 信息在传输之前需要进行编码，编码后的信息就变成数据(UTF-8, GBK)

信号(signal): 数据在通信线路上传递需要变成电信号或光信号

模拟信号和数字信号

模拟信号

模拟信号就是物理中的波(电压)，渐进式向上或者向下，读取的是它的趋势，是增强还是减弱，从而得出信息

模拟信号容易受干扰，由于趋势性无法进行修正

数字信号

数字信号也是物理中的波，断崖式向上或者向下，读取的是固定值，比如0v代表0，15v代表1

数字信号不容易受干扰，因为区分度很高，可以进行中继修正

码元其实就是0v-15v的波形变化

模拟信号转化为数字信号

如图进行量化采样，但是还是会失真，除非采样比例特别高，但是这样传递数据就很大，这就是为啥不同格式的视频流或者音频流的大小不一样，这就是比特流不一样，也就是模拟信号的采样不一样

信道复用技术

信道

一个发送端，一个接收端就是信道

信道是信息传输的通道，即信息进行传输时所经过的一条通路，信道的一段是发送端，另一端是接收端，一条传输介质上可以有多条信道

一个物理链路上可以有多个信道，因为传输介质上通过的信号都有范围比如10mhz-150mhz，可以通过区分频率区分信道

单工，半双工，全双工

单工，只能我传你

半双工，我传你的时候你只能接

全双工，双方互传, 比如a-b用20mhz，b-a用40mhz，然后双方用波的过滤器进行过滤

调制

调制可以分2大类

基带调制(编码)， 基带信号调制成基带信号

带通调制(载波)， 基带信号搬移到更高频率便于在信道中传输，这种叫载波

基带调制

基带调制基本就是进行编码，让传输的码元更多，然后有些信号不进行编码，就会出现问题，比如时钟同步的问题，不知道截取多长的信号作为一个码元，从而出现信息误差，所以需要各种编码从而区分码元(比如曼彻斯特编码每次高低变化代表01， _|- 代表0，-|_ 代表1, 而不规0的就无法区分, 也就是用两个码元承载一个0或者1)

带通调制

带通调制是为了更好的传输，也是用于数字信号转模拟信号中，也就是用那种形势去模拟数字信号，比如有振幅，比如频率，比如调相

码元的传输速率

码元传输速率的单位 波特:Baud，其实就是每秒传输了多少码元，也就是传递了多少数字信号

然后1码元可以承载很多数据，可以是1bit也可以是2bit，也可以是0.5bit

码元的最高速率

发送速率越快，码元就越短，就越容易被电磁干扰然后接收端识别不了

发送速率也是就极限的，因为信道的物理链路有波的频率极限(比如10mhz-150mhz)

根据数字信号生成一直用高频的模拟信号进行加工，所以最后会有个极限频率

数字信号如何生成的

其实就是物理上的波的原理

奈氏准则

理想低通信道的最高码元传输速率=2W(Baud)

信道的极限容量

因为知道了码元有极限传输速率，所以可以通过提高承载的数据量(波形也就是hz)进行提交信道的极限容量，然后还可以提高电压从而让接收端更容易识别，但是问题在于在进行承载数据太多了后容易出现干扰后无法识别的问题，所以这也是有极限

香农公式

导向传输媒体

双绞线

直通线，电脑连交换机(集线器)

交叉线，交换机发送和接收口需要交叉

全反线

光纤(多模光纤多个折射角，使用发光二极管，需要中继器进行曾庆，单模光纤单光，使用激光器，衰减比较小)

同轴电缆

非导向传输媒体

短波通讯，使用电离层进行反射

微波通讯，使用基站进行波的传递(中继)

信道通用

频分复用(模拟信号)

在一个传输介质中使用不同频率代表不同信道，这些频率进行复用器叠加后进行传输，然后用滤波器进行分离，类似以前的猫就是调制解调器，进行调整振幅进行区分

可以先调制成数字信号，然后用多个信道分批传递

时分复用(数字信号)

上面这种时分复用容易导致有些用户没有用的时候浪费带宽

统计时分复用

然后就产生一种标记，进行标记是谁的，从而进行复用，这其实就是交换机的vlan

波分复用

光信号使用不同的发射频率，也就是不同的折射角发送

码分复用

其实就是基站会把所有信号都发出来，各个手机通过自己的码片进行过滤自己的信号