文章目录
- [1. 通信基础的基本概念](#1. 通信基础的基本概念)
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- [1.1 信源、信宿、信号、信道](#1.1 信源、信宿、信号、信道)
- [1.2 码元、速率、波特](#1.2 码元、速率、波特)
- [1.3 总结](#1.3 总结)
- [2. 信道的极限容量](#2. 信道的极限容量)
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- [2.1 回顾带宽](#2.1 回顾带宽)
- [2.2 噪声](#2.2 噪声)
- [2.3 奈奎斯特定理（奈氏准则）](#2.3 奈奎斯特定理（奈氏准则）)
- [2.4 香农定理](#2.4 香农定理)
- [2.5 总结](#2.5 总结)
- [3. 编码与调制](#3. 编码与调制)
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- [3.1 概念](#3.1 概念)
- [3.2 常见编码方式](#3.2 常见编码方式)
- [3.3 常见调制方式](#3.3 常见调制方式)
- [3.4 总结](#3.4 总结)
- [4. 传输介质](#4. 传输介质)
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- [4.1 常用传输介质](#4.1 常用传输介质)
- [4.2 物理层接口特性](#4.2 物理层接口特性)
- [4.3 总结](#4.3 总结)
- [5. 物理层设备](#5. 物理层设备)
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- [5.1 中继器](#5.1 中继器)
- [5.2 集线器](#5.2 集线器)
- [5.3 总结](#5.3 总结)
1. 通信基础的基本概念
1.1 信源、信宿、信号、信道
- 信源：数据发送方
- 信宿：数据接收方
- 信号：数据的载体
- 信道：信号的通道
1.2 码元、速率、波特
- 每一个信号就是一个 "码元" ，拿上两张图来说，第一张图，有两个信号：1和-1，那么分别对应两个码元，第二张图，有四个信号：2、-2、1和-1，那么分别对应四个码元
- 把"信号周期"称为 "码元宽度" ，这里码元宽度是一个时间概念
- 基于上述，如果一个码元（即一个信号）可能有4种状态（如2、-2、1和-1），那么可以称其为4进制码元（一个码元携带 2bit 数据）
- 类似，一个码元有8种状态，称其为8进制码元（一个码元携带 3bit 数据）
优缺分析：
- 优点：码元进制越高，则每个"信号周期"可以传输更多信息。换句话说，每个码元可以携带更多信息
- 缺点：需要加强信号功率，并且对信道的要求更高
码元与比特的关系（重要）：
- 如果一个"周期"内可能出现K种信号，则：1码元 = log2K bit
注：若一个码元携带 n 比特的信号量，则波特率 M Baud 对应的比特率为 Mn b/s
1.3 总结
2. 信道的极限容量
2.1 回顾带宽
2.2 噪声
2.3 奈奎斯特定理（奈氏准则）
注意换算：
- 极限波特率 = 2W（单位：波特，即 码元/秒）
- 极限比特率 = 2W log2K （单位：比特/秒，即b/s）
- K的含义：表示一个 "信号周期" 内可能出现K种信号
2.4 香农定理
比较两种定理：
2.5 总结
3. 编码与调制
3.1 概念
- 数字信号对应编码 & 解码，编码是将二进制数据转换为数字信号，反之解码就是将数字信号转换为二进制数据
- 模拟信号对应调制 & 解调
- 数字信号是离散的，模拟信号是连续的
3.2 常见编码方式
- 不归零编码（NRZ）：低0高1，中不变
- 归零编码（RZ）：低0高1，中归零
- 反向非归零编码（NRZI）：跳0不跳1看起点，中不变
- 曼彻斯特编码 ：① 上0下1看中间，中必变；② 下0上1看中间，中必变。一般用第一种
- 差分曼彻斯特编码：跳0不跳1看起点，中必变
注：NRZI = Non-Return-to-Zero Inverted
结论性的：
- 将NRZI和差分曼彻斯特编码 比较，两者的区别只是中间变不变，不变的是NRZI。两个都是看起点，因此对于给定波形图像，有简单方法可直接得出二进制数据，以差分曼彻斯特为例：
- 将曼彻斯特和差分曼彻斯特 比较，为了尽快分出二进制串对应的波形图，建议先看每个周期的中间，用曼彻斯特的上0下1规则得出二进制串，若不正确，再将得出的二进制串取反（对应曼彻斯特下0上1规则），若还不正确，则一般为差分曼彻斯特，题目涉及多个编码则需再用差分曼彻斯特规则进一步检验
3.3 常见调制方式
3.4 总结
4. 传输介质
4.1 常用传输介质
- 结论：长波 更适合长距离 、非直线 通信；短波 更适合短距离 、直线且高速通信 ，短波若用于长距离通信需建立中继站，同时短波信号指向性强，要求信号接收器"对准"信号源。
4.2 物理层接口特性
4.3 总结
5. 物理层设备
5.1 中继器
- 中继器用于长距离传输，将失真信号变形再生，不能隔离冲突域
5.2 集线器
- 本质是多端口中继器，也不能隔离冲突域
特别：
- 集线器连接的网络，在物理上是星形拓扑，在逻辑上是总线型拓扑
- 10Base5的5-4-3 原则：使用集线器（或中继器）连接10Base5网段时，最多只能串联5个网段，用4个集线器（或中继器）连接，且只有3个网段能挂计算机
5.3 总结
至此第二章物理层结束了，回顾来看，这部分内容很少，真题出现的也很少。对于第二章的学习要以真题为主，重点掌握奈式准则和香农定理；简单理解编码与解码，会对波形图与二进制串进行匹配；简单了解物理层设备即可，区分电气特性与功能特性，电气特性一般指规定电压的范围，功能特性一般指某一电平表示的意义。
参考：《王道计算机考研 计算机网络》
https://www.bilibili.com/video/BV19E411D78Q/?share_source=copy_web