计算机网络学习(2)物理层(未完成)

特点:重点掌握基本概念,具体的物理层协议了解即可 目的:解决在各种传输媒体上传输比特0和1的问题 主要任务: 机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置 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表施何种意义 过程特性:指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序 传输媒体:在物理层之下,不在物理层中 导引型传输媒体:同轴电缆、双绞线、光纤、电力线 非导引型传输媒体:无线电波、微波、红外线、可见光 传输方式: 串行传输:一次发送一个比特 (远距离传输) 并行传输:一次发送n个比特 (计算机内部) 同步传输:数据块以稳定比特流的形式传输,字节之间没有间隔,接收端在每个信号的中间时刻进行检测接收 同步方法:  外同步:在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线 内同步:发送端将始终同步信号编码放到发送数据中一起传输 异步传输:以字节为独立的传输单位,字节间的时间间隔不是固定的,接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特进行同步,通常在每个字节前后分别加上其实位和结束位 单向通信(单工):只有一个数据传输方向(一条信道) 双向交替通信(半双工):双方可以相互传输数据,但不能同时进行(两条信道) 双向同时通信(全双工):双方可以同时发送和接收信息(两条信道) 编码与调制 码元:在使用时间域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形(构成信号的一段波型) 编码:在不改变信号性质的前提下,仅对数字基带信号的波形进行变换(数据变换为数字信号的过程) 常用编码:不归零编码(存在同步问题)、归零编码(自同步、但编码效率低)、曼彻斯特编码(码元中间跳变既表示时钟,又表示数据)、差分曼彻斯特编码(跳变仅表示时钟,码元开始处电平是否发生变化表示数据) 调制:在发送端将数字信号转换为模拟信号 混合调制使每个码元包含多个比特 码元与比特的对应关系采用格雷码,每两个相邻码元之间只有一个比特不同 信道的极限容量 信号失真的原因:码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量等 奈氏准则(奈奎斯特):在假定的理想条件下,为了避免码间串扰,码元传输速率有上限 理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud=2W码元/秒 理想带通信道的最高码元传输速率=1W Baud=1W码元/秒(W为信道带宽,单位是Hz,Baud波特,即码元/秒) 码元传输速率又称为波特率、调制速率、波型速率或符号速率 当1个码元携带n比特的信息量时,比特率(比特/秒)的数值是波特率(码元/秒)n倍 实际信道所能传输的最高码元速率,要明显低于奈氏准则给出的上限值 调制方法可以让码元携带更多比特,但要受到信道中传输时的信噪比的限制 香农公式:带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率(可能达到的极限) c=W*log(1+S/N)      (c为信道的极限信息传输速率,单位b/s。S为信道内所传信号的平均功率。N为信道内的高斯噪声功率。S/N为信噪比,单位是分贝dB) 信噪比(dB)=10*log10(S/N)(dB) 根据奈氏准则和香农公式,想要提高信息传输速率就必须采用多元制(更好的调制方法)和努力提高信道中的信噪比

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