计算机网络复习总结（二）

计算机网络复习总结（二）

第二章 物理层

• 物理层的主要任务：
  • 确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：
    • 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、固定和锁定装置等等。
    • 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
    • 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
    • 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
• 信道：用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
  • 单向通信 ：又称单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
    • 例：无线电广播、有线电广播、电视广播。
  • 双向交替通信 ：又称半双工通信，即通信的双反个都可以发送信息，但不能同时发送也不能同时接收。一般是一方发送一方接收，过段时间再反过来。
  • 双向同时通信 ： 又称全双工通信，即双方都可以同时发送和接收信息。
• 通信网络中的数据传输形式：
  • 基带传输：按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。
    • 不需要调制、解调，设备花费少，适用于较小范围的数据传输。
    • 基带调制：更适合称为"编码"，仅对基带信号的波形进行变换，使其能与信道特性相适应。
      • 变换后仍是基带信号。
  • 频带传输：采用了调制、解调技术的传输形式。
    • 较复杂，传送距离较远。
    • 基本的带通调制方法：
      • 调幅
      • 调频
      • 调相
• 奈奎斯特定理：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
  • 信道频带越宽，就可以用更快的速率传送码元而不出现码间串扰。
• 香农定理：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
  • 信道的极限信息传输速率 C= W log2(1+S/N) (bit/s)
    • W 为信道的带宽（以Hz为单位）；
    • S 为信道内所传信号的平均功率；
    • N 为信道内部的高斯噪声功率。
  • 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
  • 若信道带宽W或信噪比S/N没有上限（当然 实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率C也就没有上限。
• 码元传输速率受奈氏准则的限制，信息传输速率受香农公式的限制
• 计算机网络传输介质的种类：双绞线、光纤等 。
• 信道复用技术
  • 频分复用FDM：将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带。
    • 特点：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
  • 时分复用TDM：将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙）。
    • 特点所有用户在不同的时间用相同的频带宽度.
  • 统计时分复用STDM:根据用户实际需要动态分配线路资源。
    • 只有当用户有数据要传输时才给他分配线路资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可以被其他用户使用。
• 数字传输系统
  • 脉码调制 PCM 体制
    • PCM用于将模拟数据在数字信道上进行传输的主要方法。
    • 缺点：
      • 速率标准不统一
      • 不是同步传输
  • 同步光纤网 SONET(Synchronous Optical Network)
    • 同步光纤网的各级时钟都来自一个非常精确的主时钟。
  • 同步数字系列 SDH
    • 一般可认为SDH与SONET是同义词。
    • SDH 的基本速率为155.52 Mb/s，称为第 1 级同步传递模块 (Synchronous Transfer Module)，即 STM-1，相当于 SONET 体系 中的 OC-3 速率。
• 宽带接入技术
  • xDSL 技术：xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。
    • 即把 0~4 kHz 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。
  • ADSL非对称数字用户线 ：
    • 特点：上行和下行带宽做成不对称的。
      • 上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。
    • ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个ADSL 调制解调器。
    • ADSL 的极限传输距离：与数据率以及用户线的线径都有很大的关系。
    • ADSL 的数据率：由于用户线的具体条件往往相差很大（距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同），因此 ADSL 采用自适应调制技术使用户线能够传送尽可能高的数据率。
    • ADSL 不能保证固定的数据率。对于质量很差的用户线甚至无法开通 ADSL。