Chapter2 物理层
2.1 物理层基本概念
物理层的主要任务：如何在传输介质上传输比特流
物理层涉及的四个特性：【如何理解】
- 机械特性
- 电气特性
- 功能特性
- 过程特性
2.2 数据通信的基础知识
术语和概念：
-
信道（channel）：表示向某一方向传送信息的介质
-
通信的目的：传递消息（message），如语音、文字、图像等
-
消息的实体：数据（data）
-
信号（signal）：数据的电气的或电磁的表现
- 模拟信号
- 数字信号
-
码元：在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形
- 码元速率：单位时间内通过信道的码元个数，单位是波特(baud)
- 数据速率：单位时间内通过信道的信息量(比特数)，单位b/s或bps
注意：码元速率和数据速率两个不同的概念，对同一信道，仅当使用二进制编码时二者相等????????
我们希望用一个码元携带尽可能多的比特，以提高信道的数据速率
有关信号的几个基本概念
通信双方的交互方式：
- 单工通信：
- 半双工通信：
- 双工通信
基带信号和带通信号：
- 基带信号：即 基本频带信号，来自信源的信号。计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制
- 带通信号：基带信号 经过 载波调试 后，信号频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）
最基本的二元制调制方法
- 调幅
- 调频
- 调相
- 多元制的混合调制方法 QAM
信道的容量极限：
-
信道能够通过的频率范围：奈奎斯特定理【重点】
-
信噪比、香农公式
2.3 物理层下面的传输介质
传输介质：（传输媒体/传输媒介），指的是数据传输系统中 发送器和接收器之间的 物理通路
分为两类
- 导引型传输介质
- 双绞线
- 屏蔽双绞线
- 无屏蔽双绞线
- 同轴电缆
- 光纤
- 双绞线
- 非导引型传输介质：指可传播无线电波的自由空间
- 短波通信
- 微波通信
- 卫星通信
- 地面微波通信
2.4 信道复用技术
复用：就是在一个信道上传输多路信号
最基本的复用方法：
-
频分多路复用：FDM
- 不同的用户占用不同的频带资源
-
时分多路复用：TDM
- 将时间划分成一段段等长的时隙，每个用户使用不同的时隙
-
波分复用：WDM
- 光的频分复用
- 专门用于光纤通信
-
码分复用：CDM
-
码分多址：CDMA
-
用于无线通信
-
基本原理：
-
2.5 数字传输系统
- 脉冲调制系统：PCM
- 同步光纤网SONET和同步数字系列SDH
2.6 宽带接入技术
接入（access）：通常指远程用户访问网络的技术
宽带接入：泛指超越传统的modem+电话线拨号上网的技术
典型的宽带接入技术
- 以家庭现有线路为基础：基于电话线的xDSL、基于有线电视线的HFC
- 基于光纤传输：典型的FTTH
2.6.1 xDSL技术
xDSL：通过改造现有的模拟电话用户线的传输方式，使其能够承载宽带业务
xDSL的几种类型
- ADSL
- HDSL
- SDSL
- VDSL
ADSL的主要特点：
- 仍然使用现有电话线
- 低端频谱留给电话使用，高端频谱用作网络接入
- 带宽非对称：上行(用户 to ISP)和下行(ISP to 用户)带宽不同
ADSL的组成
2.6.2 HFC
Hybrid Fiber Coax光纤混合同轴网
以有线电视网CATV为基础的宽带接入技术
主要特点：
-
主干路采用光纤
-
采用结点体系结构
-
具有比CATV网更宽的频谱，双向传输
-
每个家庭要安装一个用户接口盒UIB (User Interface Box)
-
提供三种连接方式：同轴电缆连接到机顶盒(set-top box)、双绞线连接到
用户的电话机、电缆调制解调器连接到用户的计算机
-
2.6.3 FTTx
Fiber To The x
基于光纤传输的宽带接入技术
- FTTH：光纤到户
- FTTB：光纤到大楼
- FTTC：光纤到路边
目前用于光纤到户的技术： 无源光网络PON—Passive Optical Network
