计算机网络物理层
2022-04-18 01:38:22 14 举报AI智能生成
物理层
作者其他创作
大纲/内容
信道复用技术
频分复用
所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源
时分复用
所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
波分复用
光的频分复用
码分复用 CDM
常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。
如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。
如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
每个站被指派一个唯一的 m bit 码片序列。
如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。
如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码
物理层设备
中继器
中继器能够将数据包从一种物理媒介传送到另一种物理媒介。
中继器将每一比特从一个网段发送到另一个网段，即使数据包错误或没有任何用处的数据包，它也一样传送。
中继器工作在的物理层，中继器从一个网段取得衰减的信号，重新生成这个信号，然后传向下一个网络。
两端口的网段必须同一协议
5-4-3规程： 10BASE-5以太网中，最多串联4个中继器，5段中只能有3个连接主机
为了将数据有效的从一个网段传送到另一个网段，每个网段上的数据包格式和逻辑链路协议必须是一样的。即中继器不转换或过滤任何东西。中继器不能将以太网数据包转换成令牌环数据包。
集线器
同一局域网的再生、放大信号（多端口的中继器）
半双工，不能隔离冲突域也不能隔离广播域
物理层下面的传输媒体
导引型传输介质（有线信道）
双绞线
两根相互绝缘的铜线并排绞合在一起
屏蔽双绞线（ STP ）：性能好、价格高、安装工艺复杂。
非屏蔽双绞线（UTP）：使用更普遍
同轴电缆
对外界干扰具有较好的屏蔽作用，具有较好的抗电磁干扰性能。
目前多用于有线电视网络
光纤
基本原理是利用了光的全反射现象
光波传输模式
单模光纤：远距离
多模光纤：近距离
优点
光纤信道容量非常大，最高可达100 Gbit/s。
传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。
抗雷电和电磁干扰性能好。
无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据。
体积小，重量轻。
非导引型传输介质（无线信道）
自由方向传播
电磁波频率、通信距离与位置的不同
地波传播
2MHz以下
沿地表
天波传播（电离层反射波）
2-30MHz
距离地表60-400km
视线传播
高于30MHZ
电离层之上
固定方向传播
微波
地面微波接力通信
卫星通信
红外线、激光
基本概念
物理层的作用
物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么。
物理层规程
用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)
物理层主要任务
在传输介质上实现无结构比特流的传输。
规定数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间接口的相关特性
四种特性
机械特性
规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况
电器特性
电压范围、传输速率、距离限制
功能特性
某一电平表示何种意义
规程特性
规程和时序
数据通信系统的模型
源系统
源点
发送器
传输系统
在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。
目的系统
接收器
终点
信道的基本概念
几个术语
通信信息交互方式
信道的极限容量
奈氏准则（奈奎斯特定理）
理想低通（无噪声，带宽受限）
避免码间串扰（若传输速率超过上限，无法正确识别码元，导致信息失真）
极限码元传输速率
香农定理
有噪声、带宽受限
极限信息传输速率
若都满足两公式条件，则都算出极限传输速率，然后取其最小值
常用的编码方式
非归零编码（NRZ）
曼彻斯特编码
双相码（又称曼彻斯特码）
脉冲持续时间的中间时刻都要进行电平跳变，作为时钟信号，可实现同步通信
每个时钟周期被调成2个电平，高到低平表示1，低到高平表示0
原来1个码元被分成2个码元，但只有1位比特，信息传输速率只有调制速率的1/2
差分曼彻斯特编码
差分双相码(差分曼彻斯特码)
【区别】下一个时钟周期开始：电平相同表示0，异表示1
抗干扰性强于曼彻斯特码，常用于局域网等高速传输
归零编码（单极性RZ）
反向不归零编码（NRZI）
4B/5B编码
基本的带通调制方式
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