计算机网络【1】物理层
物理层解决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。
确定与传输媒体接口有关的特性
- 机械特性：定义物理连接的特性，如规格、接口形状、引线数目、引脚数目、排列
- 电气特性：规定传输二进制位时的电压范围、阻抗匹配、传输速率、距离限制等
- 功能特性：指明某种电平代表的意义，是0还是1
- 规程特性：定义各物理线路工作的规程和时序关系
数据通信基础
数据：传送信息的实体，通常是有意义的符号序列
信号：数据的电气/电磁表现，是数据在传输过程中的存在形式
- 数字信号
- 模拟信号
信源：产生和发送数据的源头
信宿：接收数据的重点
信道：信号的传输媒介，有方向，一条通信线路往往包含一条发送信道和接受信道。
三种通信方式：
- 单工通信：一条信道
- 半双工通信：两条信道
- 全双工通信：两条信道
数据传输方式：
- 串行传输：速度慢、费用低、适合远距离
- 并行传输：速度快，费用高、适合近距离（计算机内部）
码元：是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形。是数字通信中数字信号的计量单位。离散状态的个数M，则称该信号为M进制码元。时长称为码元宽度。
M进制码元可以携带logM个比特的信息量
速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量，可以用码元传输速率和信息传输速率表示。
码元传输速率：别名码元速率，波形速率，调制速率，符号速率。单位是波特(Baud=码元/秒)
码元速率和进制数无关
信息传输速率：别名信息速率，比特率，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元（ 即比特数），单位是比特/秒
信息传输速率=码元传输速率*logM
带宽：最高数据率，单位是b/s
系统传输速率比较的是信息传输速率
香农定理和奈氏准则
影响失真程度的因素：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量
码间串扰
信道带宽：信道能通过的最高频率和最低频率之差
需要注意的是只有在这两个地方带宽指的是通信中的带宽：最高频率和最低频率之差
码间串扰：接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象
奈奎斯特定理
奈氏准则：在理想低通（无噪声、带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道宽度，单位是Hz.
理想低通信道下的极限数据传输率=2WlogV b/s V表示码元的进制
香农定理
信噪比=信号的平均功率/噪声的平均功率，S/N，用分贝db作为度量单位
即：信噪比(db)=10lg(S/N)
香农定理：在带宽受限而且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。
信道的极限传输速率=Wlog(1+S/N) b/s
注意这里的S/N是没有单位的，只是一个比值，如果题目中的信噪比以db为单位，则需要进行转换。
两个定理的比较
奈氏准则解决的是带宽受限无噪声条件下码间串扰问题，规定码元传输速率为2W Baud
香农定理解决的是带宽受限有噪声条件下最高的信息传输速率，规定不超过Wlog2(1+S/N) b/s
极限数据传输速率=min(2Wlogv,Wlog(1+S/N))
编码调制
基带信号：信源发送的信号，基带信号的传输叫做基带传输（数字信号）
宽带信号：对基带信号进行调制后，宽带信号的传输叫做宽带传输（模拟信号）
在传输距离比较近的时候采用基带传输（近距离衰减小，信号内容不易发生变化）
在传输距离比较远的时候采用宽带传输（远距离衰减大，即使信号变化大也能最后过滤出基带信号）
数字数据编码为数字信号
曼彻斯特编码：实现自同步
即两个码元表示一个比特
数字数据编码为模拟信号
模拟数据编码为数字信号
模拟数据编码为模拟信号
传输介质及其分类
传输介质也称作传输媒体，是数据传输的物理通路。
传输媒体并不是物理层
传输介质：
- 导向性传输介质：铜线/光纤
- 非导向性传输介质：自由空间
双绞线
- 便宜
- 远距离传输需要放大器/中继器对信号增强
同轴电缆
- 抗干扰能力强
- 传输距离远
光纤
传输的是光脉冲，而不是电脉冲。
- 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输经济
- 抗雷电和电磁干扰性能好
- 无串音干扰，保密性好
- 体积小，重量轻
非导向性传输介质
- 无线电波
- 微波
- 红外线、激光
物理层设备
中继器
集线器（多口中继器）
集线器不能分割冲突域——>连在集线器上的工作主机平分带宽
总结
以上是生活随笔为你收集整理的计算机网络【1】物理层的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。
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