网络知识笔记-物理层
1.物理层的基本概念
物理层决定如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层的主要任务描述为，确定传输媒体的接口的一些特性：机械特性，电器特性，功能特性，过程特性。
机械特性：例如接口的形状，大小，引线数目等
电气特性：例如规定电压范围（-5V~5V）
功能特性：例如规定-5V表示0，5V表示1
过程特性（规程特性）：规定建立连接时各个相关部件的工作步骤
2.数据通信的基础知识
典型的数据通信模型如下图：
相关术语
通信的目的是传送消息。
数据：运送消息的实体。
信号：数据的电气的或电磁的表现
模拟信号：代表消息的参数取值是连续的
数字信号：代表消息的参数的取值是离散的
码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元。
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号表示一个二进制数字。这样的时间间隔内的信号称为二进制码元。而这个间隔被称为码元长度。一码元可以携带nbit的信息量。（如果整个时间域只有0和1的取值，n=1。假如最大值为7（0-000,1-001,2-010,3-011,4-100,5-101,6-110,7-111），则n=3）
有关信道的几个基本概念
信道一般表示向一个方向传送信息的媒体。所以我们平时说的通信线路一般包含一条发送信息的信道以及一条接收信息的信道。
单工信道---单向通信，只有一个方向的通信而没有反向的交互
半双工信道-双向交替通信，双方都可以收发，但不能同时收或发
全双工信道-双向同时通信，双方可以同时收发
基带信号与带通信号
基带信号-基本频带信号，来自信源的信号。比如计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号，以及我们说话的声音都属于基带信号。
带通信号-把基带信号经过载波调制之后把信号的频带范围搬移到较高的频段以便在信道中传输
在传输距离较近时，计算机网络都采用基带信号进行传输。比如计算机到监视器，打印机等。
对基带信号的几种调制方法：调频，调幅，调相
常用编码：
单极性不归零，双极性不归零，单极性归零，双极性归零
曼彻斯特与差分曼彻斯特编码
采用曼彻斯特编码，一个时钟周期只可表示一个bit，且需要通过两次采样才能得到。但它能携带时钟信号，且可以表示没有数据传输。
差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码相同，但是抗干扰能力更强
奈氏准则
在任何信道中，码元的传输速率是有上限的，否则就会出现码间串扰问题，使得接收端对码元的判决称为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
香农定理
3.物理层下面的传输媒体
导向传输媒体中，电磁波沿着固体媒体传播。
双绞线：屏蔽双绞线STP，无屏蔽双绞线UTP
同轴电缆：
50Ω同轴电缆：用于数字传输。由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆
75Ω同轴电缆：用于模拟传输
光缆
网线：直通线与交叉电缆
光纤：单模光纤与多模光纤
单模光纤只能传输一种电磁波模式，多模光纤可以传输多个电磁波模式
4.数字传输系统
脉冲调制PCM体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路的电话。由于历史的原因，PCM有两个互不兼容的国际标准，即北美的24路PCM（简称T1）与欧洲的30路PCM（简称E1），我国采用的是欧洲的E1标准。
E1的速率为2.048Mb/s,而T1的速率是1.544Mb/s
当需要更高的数据速率时，可采用复用的方法
5.宽带接入技术
1.xDSL（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）
标准模拟电话信号的频道被限制在300~3400Hz的范围。但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过1Mhz
xDSL技术就把0~4kHz低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
2.DMT技术
DMT调制技术采用频分复用的方法，把40kHz以上一直到1.1MHz的高端频谱划分为许多的子信道。其中25个子信道用于上行信道，而249个子信道用于下行信道。
每个子信道占据4kHz带宽，并使用不同的载波进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行传送数据。
3.光纤同轴混合网HFC (Hybird Fiber Coax)
HFC 网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网
HFC网除可传送CATV外，还提供电话，数据，和其他宽带交互型业务
现有的CATV网是树形拓扑结构的同轴电缆网络，它采用模拟技术的频分复用对电视节目进行单向传输，而HFC网则需要对CATV网进行改造
HFC网最大的优点是具有很宽的频带，以及能够利用已经有大量覆盖面积的有线电视网。
4.FTTx技术
FTTx（光纤到...）也是一种实现宽带居民接入网的方案。这里的字母x代表不同的意思。
FTTH Fiber To The Home 光纤到家
FTTB Fiber To The Building 光纤到楼
FTTC Fiber To The Curb 光纤到路边
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