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第二章 物理层

发布时间 2023-03-22 21:18:38作者: XjtuSeLwh2017

第二章 物理层

  1. 物理层的功能以及四大特性：

    ​ 确定与传输媒体的接口有关的一些特性，尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异。有 机械特性 电气特性 功能特性 过程特性。

    ​ 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等(接口是怎么样的)

    ​ 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。(用多少伏电)

    ​ 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：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

  2. 模拟信号和数字信号：

    • 模拟信号 ：取值连续 ，传输范围远 抗干扰能力低(收到干扰之后，接收端难以还原)
    • 数字信号：取值离散，传输范围近 ，抗烦扰能力强(受到干扰之后，接收端可以还原)

  3. 基带信号和带通信号：

    • 基带信号：来自信号源的信号 (没有经过调制的信号)
    • 带通信号：经过调制的基带信号，频率更高。

  4. 信道分类(按传输方向分类)：

    • 单向通信(单工):通信只是一个方向，没有反向的交互
    • 双相交替通信(半双工):通信是双向的，但是不能同时发送和接受
    • 双向同时通信(全双工)：;通信是双向的，而且双发可以同时发送和接受。

  5. 信道分类(按照对象分)

    • 单播（1对1）
    • 多播（1对多)
    • 广播（1对全部）

  6. 奈氏准则：指出了码元的传输速率是受限的，不能无限提高，否则，在接收端无法判定是1还是0(也就是码间串扰)

  7. 香农公式：指出了信息传输速率的极限 。

    ​ image-20230321144950528
    ​ C:是极限传输速率。S/N信噪比。

    • 对于一定带宽和一定的信噪比，信息的传输速率上限就决定了。这个极限是不能突破的。

    • 如果要想提高信息的传输速率 要么提高带宽 ，要么提高信噪比。

    • 香农公式的意义：只要信息的传输速率低于极限传输速率就一定能够实现无差错的传输，但是并没有指出如何实现。

  8. 信息传输速率的两个影响因素：

    • 带宽
    • 信噪比

  9. 码元和比特

    • 码元并不总是等于比特。和编码的方式有关系，如果每四个bit位来编码，每个码元代表四个比特位，这样一来码元的速率如果是100码元每秒，那么数据率就是400比特每秒。(在带宽和信噪比无法提高的情况下，可以让每个码元携带更多的比特信息量来提高数据的传输速率)

  10. 传输媒体

    • 传输媒体层并不是物理层
      • 传输媒体层在物理层的下边，传输的是信号，但是不知道什么时候是1，什么时候是0，但是物理层规定了电气特性，可以识别传输的比特流。
    • 传输媒体的分类
      • 导向性传输媒体：(双绞线 同轴电缆 光纤 有线传输 )
      • 非导向性媒体：（自由空间 ，无线传输）

  11. 同步传输和异步传输：

    • 同步传输 ：使用了一个信道，每个比特依次传输
    • 异步传输：使用了多个信道，但在每个信道上依然是同步传输，，把n个信道同时观察，每次传输n个个比特

  12. 信道复用技术

    • 频分复用(Frequency Division Multiplexing ):将带宽分为多分，不同的用户划分在不同的频带通信，所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源
    • 波分复用WDM (Wavelength Division Multiplexing) 波分复用:就是光的频分复用。
    • 时分复用TDM(Time Division Multiplexing) ：把时间划分为等长的时分复用帧，每个用户占据固定序号的时隙。所有的用户在不同的时间占据同样的带宽资源
    • 统计时分复用STDM(Statistic TDM):和时分复用比，不分配固定的时隙，而是根据需要动态的分配时隙，提高了利用率。
    • 码分多址CDMA(Code Division Multiple Access):为用户挑选不同的码片序列，各个用户之间不会干扰。(不同的用户在同样的时间同样的频带通信)
      • 优点：抗干扰能力强，不易被黑客发现
      • 实现原理：
        • 每个站点分配了不同的码片序列，并且不同站点的码片序列正交(内积是0)。
        • 现在假设X站点要接收S站点的数据，X站点把自己接收到的数据(是多个站点的码片序列之和) 和S站点的码片序列进行点积运算并除以8，如果结果是1表名S站点发送了数据1，如果结果是-1表示S站点发送了数据-1，如果结果是0表示 S站点没有发送数据。

  13. 宽带接入技术：

    • ADSL: 非对称数字用户线 :利用电话线接入宽带
    • HFC:利用有线电视网接入宽带
    • FTTX:利用光纤接入宽带

  14. 规程和协议的区别：

    • 规程仅用于物理层，其他层用协议。物理层的协议和物理层的规程相同。

  15. 数据通信系统的模型：

    • 源系统
      • 源点（发送数据）
      • 发送器（对源点的数据进行编码 才能在传输系统传输，例如调制器）
    • 传输系统
      • 、网线或者网络
    • 目的系统
      • 接收器(对信号进行处理 成为 目的设备能够处理的信息 例如解调器)
      • 终点