物理层

  物理层是计算机网络的最底层,通信最终通过物理层实现传输。物理层通过把上层的比特流(0、1的二进制流)转换为电压的高低、灯光的闪灭等物理信号,将数据传输出去。而接收端收到这些物理的信号以后再将这些电压的高低、灯光的闪灭恢复为比特流。因此,物理层的规范中包括比特流转换规则、缆线结构和质量以及接口形状等。(比特流在计算机内部以电压的高低或磁性的有无等物理信号表示。)

物理层的主要任务是描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性:

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  1. 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,固定和锁定装置等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。

  2. 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

  3. 功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

  4. 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

串行传输:逐个比特按照时间顺序传输,依靠一条传输线实现。

并行传输:多个比特同时传输,依靠一组传输线实现。

通信的双方信息交互的方式:

  1. 单工通信

  2. 半双工通信

  3. 全双工通信

来自信源的信号常称为基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此,必须对基带信号进行调制。调制分为两大类。

一类是仅仅对基带信号的波形进行变换,使它能够与信道特性相适应。变换后的的信号仍然使基带信号,因此称为基带调制。这个过程也称为编码。

另一类则需要使用载波进行调制,把基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号,这样就能够更好地在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号,对应的调制为带通调制。

常用编码方式:

  1. 不归零制:正电平代表1,负电平代表0.

  2. 归零制:正脉冲代表1,负脉冲代表0.

  3. 曼彻斯特编码:位周期中心的向上跳代表变0,位周期中心的向下跳代表1.但也可反过来定义。

  4. 差分曼彻斯特编码:在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳代表变0,而位开始边界没有跳变代笔1.

基本的带通调制方法:

  1. 调幅AM,即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于无载波或有载波输出。

  2. 调频FM,即载波的频率随基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于频率f1或f2。

  3. 调相PM,即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如,0或1分别对应于相位0度或180度。

传输媒体

导引型传输媒体:双绞线、同轴电缆、光缆

非导引型传输媒体:短波通信,微波通信(地面微波接力通信和卫星通信)

信道复用技术

  1. 频分复用,所有用户在同样的时间占用不同的贷款资源。

  2. 时分复用,所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。

  3. 统计时分复用

  4. 波分复用WDM就是光的频分复用。

  5. 码分复用CDM,每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此各用户之间不会造成干扰。

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