计算机网络--物理层

物理层所要解决的问题？

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。

确定与接口相关的一些特性

• 机械特性：接口形状大小、引线数目
• 电气特性：接口电缆上的各条线出现的电压的范围。例如电压范围 -5 -> +5
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
• 过程特性：规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤

数据通信

1.通信系统模型

数据通信系统可划分为：源系统、传输系统、目的系统。

数据通信模型
	目的
        传送消息
	数据
		运送消息的实体
	信号
		数据的电气的或电磁的表现
		模拟信号
			代表消息的参数的取值是连续的
		数字信号
			代表消息的参数的取值是离散的
	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就成为码元

2.信道相关知识点

信道
	信道一般表示向一个方向传送信息的媒体
	平常的通信线路
		包含一条发送消息的信道
		一条接受信号的信道
	分类
		单向通信（单工通信）
			只能有一个方向的通信而灭有反方向的交互
		双向交替通信（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）
		双向同时通信（全双工通信）
			通信的双方可以同时发送和接收信息
	基带信号（基本频带信号）
		来自信源的信号
		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
		发出的直接表达了要传输的信息的信号。
	带通信号
		把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围移到较高的频段以便在信道中传输
    带通调制
        模拟信号是连续的信号，数字信号是离散的信号。带通调制把数字信号转换为模拟信号。
	调制方法 调幅、调频、调相

3.常见编码方式

• 单极性/双极性不归零码：正电平表示1，负电平代表0.
• 单极性/双极性归零码：正脉冲代表1，负脉冲代表0.
• 曼彻斯特编码：bit中间有信号。低到高 -> 0，高到低 -> 1
• 差分曼彻斯特编码
  

4.信道极限容量

• 奈氏准则：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决成为不可能
• 信噪比
  
• 香农公式：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信号的极限传输速率就越高
  

传输媒体

• 导向/导引型传输媒体：电磁波沿着固体媒体传播
  • 双绞线 屏蔽双绞线STP 、无屏蔽双绞线UTP
  • 同轴电缆 有线电视
  • 光缆
• 非引导型传输媒体：无线电微波。例如地面微波接力通信和卫星通信

信道复用技术

复用是通信技术中的基本概念。

1.频分复用FDM

所有用户在同样时间占用不同的带宽资源。

2.时分复用TDM（同步时分复用）

所用用户在不同的时间占用同样的频带宽度

使用频分复用和时分复用进行通信，在通信的过程中主机会一直占用一部分信道资源。但是由于计算机数据的突发性质，通信过程没必要一直占用信道资源而不让出给其它用户使用，因此这两种方式对信道的利用率都不高。可能造成线路资源的浪费

3.统计时分复用STDM（异步时分复用）

是对时分复用的一种改进，不固定每个用户在时分复用帧中的位置，只要有数据就集中起来组成统计时分复用帧然后发送。

4.波分复用（光的频分复用）

光的频分复用。由于光的频率很高，因此习惯上用波长而不是频率来表示所使用的光载波。

5.码分复用

码分复用有很强的抗干扰能力，不易被发现（常用于传送机密）。
码分复用CDMA:码片：每一个比特事件再划分为m个短的间隔。

码片序列的正交关系

工作原理

一些技术了解