04、自学——计算机网络学习任务与进度（物理层）

物理层

1、物理层基础知识

物理层：解决如何在连接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：确定传输媒体的接口的一些特性：

机械特性：接口形状、大小、引脚数目

电器特性：规定电压范围（-5v到+5v）

功能特性：规定-5v表示0；+5v表示1

过程特性（规程特性）：规定建立连接是各个相关部件的工作步骤

 

2、数据通信的基础知识

1、数据通信示意图

 

%1 计算机通信是数据通信其中的一种

%2 模拟信号可以通过广域网传播

%3 如果计算机A连接交换机到计算机B，它们之间只有数字比特流，并没有模拟信号

2、相关术语

%1 通信的目的是传送消息

%2 消息——对于用户来说一段有用的信息

%3 数据（data）——运送消息的实体

%4 信号（signal）——数据的电气的或者电磁的表现

%5 “模拟信号”——代表消息的参数的取值是连续的

%6 “数字信号”——代表消息的参数的取值是离散的

%7 码元（code）——在使用域的波形表示数字时，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来表示二进制 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，1码元可以携带nbit的信息量。【疑惑点】

【注意】网线只能传送电信号

 

3、信道的基础知识

%1 信道：一般表示向一个方向传送信息的媒体，所以咱们说平常的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道

%2 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互【电视塔——》电视机】

%3 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）【对讲机】

%4 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息【电话】

图片实例：

%5基带信号：来自信源的信号

%6带通信号：把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输

4、将基带信号调制成带通信号的手段——调幅、调频、调相

5、常用编码方式：

　　单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码

6、两大准则：

　　　　奈式准则：（适用于模拟信号）

　　　　　　　　——在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值【没有信号干扰的情况下，信道的极限容量有上限（码元的传输速率有上限】

　　　　香农公式 ：（适用于数字信号与模拟信号）

　　　　　　　　——当带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率【有信号干扰，无差错传输】

　　　　　　　　　　　　　　C = W log2（1+s/N）b/s

　　　　　　　　　　　　　　W：为信道的带宽

　　　　　　　　　　　　　　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

3、物理层下面的传输媒体　

1、导向传输媒体

　　　　　　——电磁波沿着固体媒体传播　　　　　　　　

 　　　　　　　　　　　　双绞线：STP（屏蔽双绞线）、UTP（无屏蔽双绞线）

　　　　　　 　　　　同轴电缆

　　　　　　 　　　　光缆

2、非导向传输媒体

　　　　　　——自由空间，其中的电磁波传输被称为无线传输 

3、物理层设备[集线器]

　　　　　　——在网络中只起到信号放大和重发作用，不具备信号的定向传送能力

　　　　　　　　最大的传输距离：100m 

4、信道复用技术

 　　　　　　　　频分复用 FDM

　　　　　　　　 时分复用 TDM【会造成线路资源浪费】

　　　　　　　　 统计时分复用 STDM【传输时需要加上标记】

　　　　　　　　 波分复用（光的频分复用）WDM

5、数字传输系统（针对广域网）

　　　　　　  脉码调制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

6、宽带接入技术

　　　　　　 xDSL：(用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用)

　　　　　　　　 DMT技术：在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据

　　　　　　　　 光纤同轴混合网HFC：具有很宽的频带；能够利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网

　　　　　　　　 FTTx技术——FTTH、FTTB、FTTC