计算机网络物理层

1、物理层基础概念：

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    解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据bit流（而不是指具体的传输媒体）！

2、物理层主要任务：

    确定传输媒体的接口的一些特性，即：

        机械特性：如接口形状、大小，引线数目；

        电气特性：如规定电压范围（-5v到+5v）；

        功能特性：如规定-5v表示0，+5v表示1；

        过程特性：也称为规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。

3、典型的数据通信模型（物理层面）：

4、数据通信基础：

    数据（data）：运行消息的实体；

    信号（signal）：数据的电气或电磁表现；

        模拟信号：取值连续

        数字信号：取值离散

    码元：代表不同离散数值的基本波形（1码元可携带N bit的信息量）

    信道：向一个方向传送信息的媒体（日常说的通信线路为：1条发送信息的信道 + 1条接收信息的信道）

        单向通信（单工）：只有一个方向的通信而无反方向的交互

        双向交替通信（半双工通信）：通信双方都可以发送和接收信息，但不能双方同时发送或接收。如：对讲机。

        双向同时通信（全双工通信）：通信双方可同时发送和接收信息。如：电话。

    基带信号（base band）：来自信号源的信号（如计算机输出的各种文字或图像文件的数据信号）    

    通带信号（band pass）：把基带信号进过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便于在信道中传输。

        --> 在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式，如：计算机到监控器、打印机等外设的信号。

    载波调制方法：

        调幅（AM）

        调频（FM）

        调相（PM）

    数字信号编码方式：

        单极性不归零码

        双极性不归零码

        单极性归零码

        双极性归零码

        曼彻斯特编码

        差分曼彻斯特编码

    奈氏准则：没有信号干扰时，为避免码间干扰，码元的传输速率有上限（适用于：模拟信号）

    香龙公式（shannon）：C=Wlog2(1+S/N)  b/s                                               （适用于：模拟信号 + 数字信号）

5、传输媒体：

    导向传输媒体：

        双绞线：屏蔽双绞线（STP）、无屏蔽双绞线（UTP，日常见的网线）

        同轴电缆：50欧（用于：基带传输）、75欧（用于：模拟传输）

        光缆

        网线：同类用直通线，异类用交叉线

        光纤：通过不断的全反射

            单模光纤（不折射，直接传输，如数字电视信号）

            多模光纤（全折射）

    非导向传输媒体：

        地面微波接力通信

        卫星通信

    物理层设备：

        集线器（hub）：在网络中只取信号放大和重发的作用，目的是扩大网络的传输范围，不具备信号的定向传送能力。

            特点：

                1）最大传输范围：100m

                2）是一个大的冲突域，现在已基本不用。

6、信道复用技术：

        频分复用（FDM）：同样时间，不同用户占用不同频率。如：电话

        时分复用（TDM）：同样频带宽度，所用用户占用不同的时间（效率不高）

        统计时分复用（STDM）：数据帧中加标记，用于区分数据源

        波分复用（WDM）：光的频分服用（光调制、光解调）

7、数字传输系统：

        脉波调制PCM：

            北美T1标准，欧洲E1标准，我国E1

8、宽带接入技术：

        xDSL（非对称传输）：把0~4kHz的低频谱留给传统电话，把原来没有利用的高端频谱给用户上网使用（利用离散多音调DMT技术调制解调，频分复用）

        光纤同轴混合网（HFC）：电视、电话、网络共用CATV（有线电视网络，采用模拟数据的频分复用）

        FTTx（光纤到户、大楼、路边）：光纤

注：这一系列文章为观看韩立刚老师的计算机网络基础课程所作的笔记。