韩立刚老师计算机网络-2物理层
第二章 物理层
目录
2.1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：确定与传输媒体接口的一些特性，即：
- 机械特性：例如接口形状、大小、引线数目；
- 电气特性：例如规定电压范围（-5~+5v）；
- 功能特性：例如规定-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的工作步骤。
2.2数据通信的基础知识
2.2.1相关术语
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数据：运送消息的实体。消息代表有意义的信息。比如数据库中的姓名性别身高体重等每条记录都是消息，而张三，1，175，60是数据。比如天气预报对用户来说是一个消息，但是在传输过程中只能把天气预报这个消息转换为数字信号这些数据来传送。换言之，消息是我们能看懂的，但是在传输消息过程中，只能转换成计算机能看懂的二进制数据来传送。
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信号：数据的电气或电磁的表现。
模拟信号：代表消息的参数取值是连续的
数字信号：代表消息的参数取值是离散的
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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得基本波形就称为码元。在数字通信中常常使用时间间隔相同的符号里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。而这个间隔被称为码元长度。1码元可以携带nbit的信息量，多少比特和量化精度有关，图中这个基本波形就代表一个码元，将其量化分为8份，该码元有3bit的信息量。波特是码元的传输速率。
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信道：代表向一个方向传送信息的载体。包含一条发送一条接收
2.2.2通信方式
单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。电视
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）对讲机
全双工通信：通信的双方可以同时发送和接收信息。打电
基带信号：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了要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输
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够通过信道），传得更远
2.2.3调制方法
2.2.4常用编码
没法区分没信号还是不发信号
曼彻斯特编码看bit内，差分曼特斯特编码看bit间
2.2.5信道的极限容量：奈氏准则和香农公式
- 奈氏准则：理想情况（无噪声）下的最高码元（波形）传输速率
听录音的一倍速和三倍速：三倍速听不清，倍速越快越听不清==>码元传输速率是有上限的，即使在理想环境下
- 香农公式：
有噪声干扰。信息（bit）传输速率（bps）
在噪声很大的时候只要我说的足够慢对方就总能听到。
噪声大时就把传输速率降低这样对方就能接收到了
2.3物理层下面的传输媒体
2.3.1导向传输媒体
- 双绞线：屏蔽双绞线STP、非屏蔽双绞线UTP
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同轴电缆：50Ω同轴电缆（数字传输、基带传输）、75欧姆同轴电缆（模拟传输、宽带传输）
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光纤：传输远，抗干扰强、防窃听
2.3.2非导向传输媒体
短波通信（电离层反射，通信质量较差）、微波通信（直线传播）
2.3.3集线器
半双工、不安全
2.4信道复用技术
2.4.1频分复用
如电话
2.4.2时分复用
统计时分复用：对时分复用利用率不高的改进。给数据加标记（对应序号），凑够一个TDM就发送出去
2.4.3波分复用
2.4.4码分复用
码分多址是指利用码序列相关性实现的多址通信 。码分多址(CDMA)的基本思想是靠不同的地址码来区分的地址。每个配有不同的地址码，用户所发射的载波(为同一载波)既受基带数字信号调制，又受地址码调制，接收时，只有确知其配给地址码的接收机，才能解调出相应的基带信号，而其他接收机因地址码不同，无法解调出信号
2.5数字传输系统PCM
模拟变数字，电话通信。主要是广域网的传输。有两种不兼容的标准：欧洲E1标准（30路），北美T1标准（24路）。我国用的E1标准
2.6宽带接入技术
接入Internet的技术：
2.6.1ADSL
使用电话线提供的Internet的访问。上行和下行带宽不对称的xDSL.我国目前采用的方案是DMT调制技术
DMT：频分复用，把40kHz到1.1MHz的高频划分为许多个子信道，其中25个子信道为上行信道，249个子信道为下行信道。每个子信道占据4kHz带宽，并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行的传送数据
2.6.2HFC
是使用居民已经部署好的有线电视的网络进入Internet接入访问。
2.6.3FTTx+LAN
光纤到户，并在家中使用局域网