计算机网络笔记5 物理层(物理层的基本概念、数据通信的基础知识、物理层下面的传输媒体、信道复用技术) |
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——笔记总结自北京交通大学计算机网络MOOC 物理层的基本概念 物理层考虑的是怎样才能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。 物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。 用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)。 主要任务:确定与传输媒体的接口的一些特性。 机械特性 :指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。 电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。 功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。 过程特性 :指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 一个数据通信系统包括三大部分:源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端、接收方)。 常用术语: 数据 (data) —— 运送消息的实体。 信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。 数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。 码元 (code) —— 在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。 有关信道的几个基本概念 信道 —— 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。 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。(例:广播、传统电视、呼机) 基带调制常用编码方式 不归零制:正电平代表 1,负电平代表 0。 归零制:正脉冲代表 1,负脉冲代表 0。 曼彻斯特编码:位周期中心的向上跳变代表 0,位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。 差分曼彻斯特编码:在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0,而位开始边界没有跳变代表 1。 基本的带通调制方法 基带信号往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题,就必须对基带信号进行调制 (modulation)。 最基本的二元制调制方法有以下几种: 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。 物理层下面的传输媒体 (传输媒体一般不放在物理层里面,所以叫物理层下面的传输媒体) 传输媒体也称为传输介质或传输媒介,它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。 传输媒体可分为两大类,即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。 在导引型传输媒体中,电磁波被导引沿着固体媒体(铜线或光纤)传播。 非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中,电磁波的传输常称为无线传输。 电信领域使用的电磁波的频谱: 多模光纤 可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤。 光纤优点 (1) 通信容量非常大。 (2) 传输损耗小,中继距离长。 (3) 抗雷电和电磁干扰性能好。 (4) 无串音干扰,保密性好。 (5) 体积小,重量轻。 缺点:成本较高 非导引型传输媒体 将自由空间称为“非导引型传输媒体”。 无线传输所使用的频段很广。 短波通信(即高频通信)主要是靠电离层的反射,但短波信道的通信质量较差,传输速率低。 微波在空间主要是直线传播。 传统微波通信有两种方式: 地面微波接力通信 卫星通信 信道复用技术 分为 频分复用、时分复用和统计时分复用、波分复用、码分复用 复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。 它允许用户使用一个共享信道进行通信,降低成本,提高利用率。 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。 |
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