计算机网络原理梳理丨物理层

目录

  1. 数据通信基础
  2. 物理介质
  3. 信道与信道容量
  4. 基带传输
  5. 频带传输
  6. 物理层接口规程

数据通信基础

关键词概念解析

消息:人类能够感知的描述 信息:对事物的存在状态或存在方式的不确定性表述,可度量 通信:本质是在一点精确或近似地再生另一点的信息 通信系统:能够实现通信功能的各种技术、设备和方法的总体 信号:通信系统中,在传输通道中传播的信息的载体 数据:对客观事物的性质状态以及相互关系等进行记载的符号及其组合 信道:信道是以传输介质为基础的信号通道

数据通信系统模型

信源、发送设备、 信道、 接收设备、 信宿、 噪声源

数据通信系统模型

模拟通信:信号的因变量是连续的

数字通信:信号的因变量是离散的

数据通信方式
  • 单向通讯(单工,如广播收音机)、双向交替通信(半双工)和双向同时通信(全双工)
  • 并行通信、串行通信
  • 异步通信、同步通信
数据通信系统的功能
  1. 信道利用
  2. 接口及信号产生
  3. 同步
  4. 差错检测与纠正
  5. 寻址与路由
  6. 网络管理
  7. 安全保障

物理介质

导引型传输介质

指有物理线的线路

  1. 架空明线:指平行且相互分离或绝缘的空裸线线路,通畅采用铜线或铝线等金属导线
  2. 双绞线:两根相互绝缘的铜线并排绞合在一起,减少相邻导线的电磁干扰 2.1 屏蔽双绞线:STP,可减小电磁干扰 2.2 非屏蔽双绞线:UTP,成本较低,比较常见
  1. 同轴电缆:抗电磁干扰性能好,但传输率低,线体较粗,布线不太方便。如:有线电视线
  2. 光纤:利用光的全反射原理,通信容量大、距离远、抗电磁干扰性能好、保密性好 4.1 多模光纤:反射传输 4.2 单模光线:直线传输,性能更好
非导引型传输介质

指无线传输

  1. 地波传输:低频信号,沿地球表面传播
  2. 天波传输:较高频信号,利用电离层的反射传播
  3. 视线传输:高频信号,点对点直线传播,中继传输

信道与信道容量

信道分类与模型

狭义信道:信号传输介质 广义信道:信号传输介质和通信系统的一些变换装置

  1. 调制信道:信号从调制器的输出端到解调器的输入端经过的部分
  2. 编码信道:数字信号由编码器输出端传输到译码器输入端经过的部分
信道传输特性
  1. 恒参信道:各种有线信道和部分无线信道,传输特性变化小、缓慢,肉:微波视线传播链路和卫星链路等
  2. 随参信道:传输特性随时间随机快速变化
信道容量

信道容量是指信道无差错传输信息的平均信息速率

  1. 连续信道容量: 1.1 理想无噪声信道的信道容量,奈奎斯特公式:

1.2 有噪声连续信道容量,香农公式:

  1. 离散信道容量:

基带传输

模拟基带信号:模拟信源发出的原始电信号 数字基带信号:数字信源发出的基带信号(模拟基带信号可通过信源编码转换为数字基带信号) 基带传输:直接在信道中传送基带信号

数字基带传输编码
基带传输码型
  1. AMI(信号交替反转码)
  2. 双相码(曼彻斯特码,1-正到负,0-负到正)、差分双相码(1-起始跳变,0-起始无跳变,中间均要跳变)
  3. 米勒码
  4. CMI码
  5. nBmB码
  6. nBmT码

频带传输

  1. 数字调制:利用数字基带信号控制载波信号的某些特征参量,使载波信号的这些参量的变化反应数字基带信号的信息,进而将数字基带信号变换为数字通带信号的过程
  2. 键控法:利用两种不同幅值、频率或相位分辨尔表示0或1
频带传输中的三种调制方式
  1. 二进制数字调制: 1.1 二进制幅移键控:载波信号幅值随基带信号变化

1.2 二进制频移键控:随机带信号变化而选择不同频率载波信号

1.3 二进制相移键控:载波信号相位随基带信号变化

1.4 二进制差分相移键控:基带信号控制相邻码元载波相对相位是否变化,1-相对相位改变,0-相对相位不变

  1. 多进制数字调制
  2. 正交幅值调制:QAM

物理层接口规程

物理层接口的四大特征:机械特性、电器特性、功能特性以及规程特性

物理层接口规范定义DTE(数据终端设备,如电脑或路由器等数据处理设备)DCE(数据电路端接设备,如调制解调器等信号转换设备)的接口特性

机械特性:通信实体间硬件连接接口的机械特点 电器特性:在物理连接上,导线的电气连接及有关电路特征 功能特性:物理接口各条信号线的用途 规程特性:通信协议,指明利用接口传输比特流的全过程,以及各项用于传输事件发生的合法顺序


本篇到此完结,更多 计算机网络知识 全面 and 系统的梳理中,持续更新~

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