深入浅出计算机网络 day.3 第二章物理层

一定要把你在意的东西看得淡一点，再淡一点，有些事情有些人，只要你不那么在乎了，就不会伤害到你

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2.1 物理层概述

01.物理层要实现的功能

02.物理层接口特性

一、物理层要实现的功能

物理层要实现的功能就是在各种传输媒体上传输比特0和1，进而给其上面的数据链路层提供透明传输比特流 的服务

二、物理层接口特性

1.机械特性

2.电气特性

3.功能特性

4.过程特性

5.例题

2.2 物理层下面的传输媒体

01.传输媒体的分类

02.导向型传输媒体

03.非导向型传输媒体

一、传输媒体的分类

传输媒体是计算机网络之间的物理通路，也称为传输介质或传输媒介

传输媒体并不包含在计算机网络体系结构中

传输媒体分为导向型传输媒体和非导向型传输媒体

二、导向型传输媒体

1.同轴电缆

2.双绞线

3.光纤

1966年，华裔科学家高锟发表一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出将光导纤维应用于通信的基本原理

应把光纤做成光缆

光纤地优点及缺点：

三、非导向型传输媒体

1.无线电波

国际电信联盟ITU对无线电频谱和波段的划分 无线电频谱管理机构：

2.微波

常用的卫星通信方法：

中、低轨道人造卫星：

3.红外线

红外遥控器、笔记本电脑的红外接口

现在已被淘汰

4.激光

激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好以及相干性强等特征

按传输媒体的不同，可分为大气激光通信和光纤通信

大气激光通信是利用大气作为传输媒体的激光通信

光纤通信是利用光纤传输光信号的通信方式

大气激光通信的优点：

通信容量大、保密性强、结构轻便、设备经济

大气激光通信的缺点：

通信距离限于视距、已受气候影响、瞄准困难

5.可见光

LIFI就是可见光通信，可见光通信已成为全球的热点

2.3 传输媒体

01.串行传输和并行传输

02.同步传输和异步传输

03.单向通行、双向交替通信和双向同时通信

一、串行传输和并行传输

串行传输：一条比特传输线路并行传输：多条比特传输线路

并行传输的成本高，通常仅用于短距离传输

计算机中的网卡就有串行传输和并行传输

二、同步传输和异步传输

同步传输方式以比特为传输单位，数据块以比特流的形式传输，字节之间没有间隔，也没有起始位和终止位，接收端在每个比特信号的中间时刻进行采样，以判别接收到的信号是比特0还是比特1

当传输大量数据时，误差积累会越来越严重，最终导致误判

异步传输方式以字节为传输单位，但字节间的时间间隔并不固定，接收端只在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步，一般要给每个字节添加起始位和结束位，异步指的是字节之间的异步

三、单向通行、双向交替通信和双向同时通信

单向通行只需要一条信道，双向交替通信和双向同时通信都需要两条信道（每个方向一条）

单工电台中的单工，表示的是双向交替通信，并不表示单向通信

2.4 编码与调制

01.编码与调制的基本概念

02.常用编码方式

03.基本的带通调制方式和混合调制方式

一、编码与调制的基本概念

二、常用编码方式

曼彻斯特编码信号属于自同步信号

例题：

1.

2.

三、基本的带通调制方式和混合调制方式

基本调制方式

基本调制方法：一个码元只能包含一个比特信息

混合调制方式

2.5 信道的极限容量

01.造成信号失真的主要因素

02.奈式准则

03.香农公式

一、造成信号失真的主要因素

信道上传输的数字信号，可以看作是多个频率的模拟信号进行多次叠加后形成的方波

如果数字信号中的高频分量在传输时受到衰减甚至不能通过信道，则接收端接收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭，每一个码元所占的时间界限也不再明确，这样，在接收端接收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限，这种现象称为码间串扰

如果信道的频带越宽，则能够通过的高频分量就越多，那么码元的传输速率就可以更高，而不会导致码间串扰

然而，信道的频率带宽是有上限的，不可能无限大，因此，码元的传输速率也有上限