物理层

1. 基本概念

2. 数据通信基本知识

  • 2.1 一个数据通信例子

  • 2.2 相关术语

  • 2.3 三种通讯方式

名称

英文

定义

需要信道条数

单工通信

Simplex

只能一个发一个收

一条

半双工通信

half-duplex

都可以发或者收,但是同一时间只能进行一个

两条

全双工通信

duplex

都可以同时收发数据

两条


  • 2.4 两种数据传输方式

传输方式

特点

串行传输

速度慢,省钱,适合远距离

并行传输

速度快,耗钱,适合近距离

  • 2.5 码元(Symbol) 定义:码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表离散数值的基本波形。当有多个离散状态时,成为M进制码元 一个码元可以携带多个比特的信息 个人理解:码元就是在网线上传输的一个个信号段。码元的不同进制就是用来表示不同的数值的

  • 2.6 波特(Baud) 用来指一秒可以传输多少个码元

  • 2.7 速率 分为码元传输速率和信息传输速率 信息传输速率就是b/s,就是我们平常说的网速 码元可以理解为几个比特的集合,所以信息传输速率(网速)=码元传输速率x码元所带信息量(多少比特) 码元所带信息量(比特数)=log2(码元进制数)

  • 2.8 带宽(Band Width) 用来表示最高数据速率

  • 2.9 奈式准则(Nyquist) 是在理想状态下得出的结论

  • 2.10 香农公式(Shannon) 是在有噪声的信道中得出的结论

  • 2.11 基带信号和宽带/带通信号(Base band,pass band) 计算机网络中用的基带信号是数字信号

  • 2.12 编码 将数据转化为数字信号 数字数据(digtal data)通过 数字发送器(digit emitter) 转化为 数字信号(digtal signal) 模拟数据(analog data)通过 PCM编码器(PCM coder) 转化为 数字信号 (digtal signal)

单极性不归零编码:只使用一个电压值,高电平表示1,低电平表示0.

双极性不归零编码:用幅值相等的正负电平表示二进制数1和0.

单极性归零编码:发送码1时高电平在整个码元期间只持续一段时间,其余时间返回零电平。

双极性归零编码:正负零三个电平,信号本身携带同步信息。

曼彻斯特编码:单极性编码的缺点是没有办法区分此时是没有信号,还是有信号,但是信号是0. 这种编码方式是bit中间有信号,低-高跳转表示0,高-低跳转表示1,一个时钟周期只可以表示一个bit,并且必须通过两次采样才能得到一个bit。它能携带时钟信号,而且能区分此时是没有信号还是信号为0.

差分曼彻斯特编码:抗干扰能力比曼彻斯特编码更强。bit与bit之间有信号跳变,表示下一个bit为0,bit与bit之间没有信号跳变,表示下一个bit为1。

  • 2.13 调制:数据转化为模拟信号(了解) 常用的调制方法:调频(AM),调频(FM),调相(PM) 模拟数据(analog data)通过 调制器(modulaotr) 转化为 模拟信号 (analog signal)

数字数据(digtal data)通过 调制器(modulaotr) 转化为 模拟信号 (analog signal)

3. 物理层传输介质

传输介质分为导向性传输介质和非导向性传输介质

导向性传输介质

电磁波沿着固体媒介(铜线or光纤)被导向传播

非导向性传输介质

自由空间,如空气,水等等

  • 3.1 常见的导向性传输介质

    • 3.1.1 双绞线 根据有无屏蔽层分为屏蔽双绞线(STP)和无屏蔽双绞线(UTP)

    • 3.1.2 同轴电缆(Coaxial Cable)

    • 3.1.3 光纤(Optical fiber) 根据入射角不同,又分为单模光纤和多模光纤

  • 3.2 常见的非导向性传输介质 包括无线电波,微波,红外线和激光等

4. 物理层设备

  • 4.1 中继器(RP repeater) 注释:5-4-3规则是为了限制中继器使用次数的,理由可见图 5是指不能超过5个网段 4是指在这些网段中的物理层网络设备(中继器,集线器)最多不超过4个 3是指这些网段中最多只有三个网段挂有计算机

  • 4.2 集线器(Hub) 集线器是个大的冲突域,同时只能有两个设备进行通讯,只会传输信号,没有智能。

5. 本章思维导图


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