二、计算机网络之物理层
时间：2022-10-22 03:30:01
1.物理层的基本概念
- 物理层考虑如何连接各种计算机的传输媒体传输数据比特流，而不是指特定的传输媒体。
- 物理层的作用:尽量屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异
- 物理协议也常用于物理协议规程（procedure）
- 物理层的主要任务是确定与传输媒体接口的某些特征，即：
- 机械特性
- 电气特性
- 指出接口电缆各条线上的电压范围。
- 功能特性
- 指出某条线上某一电平的电压是什么意思。
- 过程特性
- 指出不同功能的各种可能事件的顺序。
2.数据通信的基本知识
数据通信系统包括源系统、传输系统和目的系统三个部分
- 常用术语
- 数据（data）:实体运息的实体
- 信号（signal）：电气或电磁性能的数据。
- 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）：代表新闻的参数值是离散的。
- 码元（code）：代表不同离散值的基本波形在使用时间域(或简称时域)的波形表示数字信号时
- 几个关于信道的基本概念
- 信道:一般用来表示媒体像某个方向一样传输
- 通信(单工通信):只有一个方向的通信，没有相反的交互。
- 双向交替通信(半双工通信):通信双方都可以发送信息。
- 双向同时通信（全双工通信）：双方可同时发送和接收信息
- 基带信号（即基本频带信号）：来自信源的信号。代表各种文本或图像文件的数据信号属于基带信号。
- 基带信号通常由更多的低频组成，陈志由直流组成，许多信道不能传输这种低频组成或直流组成。因此，必须调制几代信号（modulation）
- 调制分为两类
- 基带调制：变换后的信号仍然是基带信号，变换过程也称为编码（coding）
- 带通调制：使用载波（carrier）调制，将基带信号的频率范围转移到更高的频段，**将其转换为模拟信号，以便在模拟信道中更好地传输。
- 带通信号：载波调制后的信号。
- 常用的编码方法
- 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转代表0，位周期中心的向下跳转代表1。但也可以反过来定义
- 曼彻斯特编码：每个人的中心都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1.
- 带通调制的基本方法
- 调幅（AM）
- 调频（FM）
- 调相（PM）
- 极限容量的信道
- 信噪比： 是信号的平均功率与噪声的平均功率之比。S/N,并用分贝（dB）作为测量单位
- 信噪比（dB）10Log10(S/N) (dB)
- 香农公式：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率越高
- 信道的极限信息传输速率C是
- C=Wlog2(1 S/N) (bit/s)
- W信道带宽 （以Hz为单位）
- S信道中信号的平均功率
- N为信道内的高斯噪声工具
- 物理层下的传输媒体
- 信道复用技术
- 频分复用（FMD）
- 频分复用是指将整个带宽分成多个部分，用户分配到某个频带后，在通信过程中自始至终占用这个频带
- 频分复用所有用户在同一时间占用不同的带宽资源
- 时分复用
- 把时间分成等长的段落时分复用帧（TDM帧)。每时每刻重用的用户在每时每刻TDM在帧中占用固定序号的间隙
- 所有用户在不同时间占用相同的频带宽度
- 缺点：时间复用可能导致浪费线路资源
- 统计时间重用（STDM）：STDM帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时间重用可以提高线路的利用率。
- 波分复用:是光的频分复用
- 码分复用（CDM）
- 码分多址（CDMA：
- 每个用户使用特殊选择的不同代码类型，因此不会相互干扰。该系统发送的信号具有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
- 码片序列
- 每个比特时间分为m短间隔，称为码片（chip）
- 每个站都被指定为唯一mbit码片序列
- 如果发送比特1，则发送自己mbit码片序列。
- 如果发送比特0，则发送码片序列的二进制反码
- 规格化内积
- S*T=1/m
$\sum_{i=0}^m$SiTi=0 - 等于0表示正交(表示与其他码片求内积)
- 等于1表示与自己的码片求内积
- 等于1，表示与自己的码片反码求内积
- 任何码片向量和码片向量的规格化内积都是1
- 码片向量和码片反码向量的标准化内积值为-1
- S*T=1/m
- 频分复用（FMD）
