计算机网络之物理层

call_me_R 发布于2021-09-29 09:34 / 518人阅读

摘要：一基本概念物理层是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物理层的主要任务是确定与传输媒体接口有关的一些特性机械特性定义物理连接的特性规定物理连接时所采用的规格接口形状引线数目引脚数量和

一:基本概念
1.物理层是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.
2.物理层的主要任务是确定与传输媒体接口有关的一些特性
机械特性:定义物理连接的特性,规定物理连接时所采用的规格,接口形状,引线数目.引脚数量和排列情况.
电气特性:规定传输二进制位时,线路上信号的电压范围,阻抗匹配,传输速率和距离限制等
功能特性:指明某条线上出现的某一电平表示何种意义,接口部件的信号线的用途
规程特性(过程特性):定义各条物理线路的工作规程和时序关系.
二:数据通信
1.通信的目的是传送消息
2.数据:传送信息实体,通常是有意义的符号序列
3.信号:数据的电气的表现,是数据在传输过程中的存在形式,其分为数字信号和模拟信号.
数字信号:代表消息的参数是离散的,如图

模拟信号:代表消息的参数是连续的.如图

4.信源:产生和发送数据的源头
5.信宿:接收数据的终点
6.信道:信号的传输媒介.一般用来表示向某一个方向传送信息的介质.一条通信线路往往包含一条发送信道的一条接收信道.
其根据传输信号分为:模拟信道和数字信道,根据传输物质分为无线信道和有线信道
三:通信方式
从通信双方信息交互方式看,有三种基本方式:
1.单工通信:只有一个方向的通信方式,没有反方向的交互,仅需要一条信道
2.半双工通信:通行的双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不能同时发送和接收, 需要两条信道
3.全双工通信:通信双方可以同时发送和接收信息,需要两条信道.
四:传输数据方式:
1.串行传输:速度慢,费用低,适合远距离
2.并行传输:速度快,费用高,适合近距离,主要用于计算机内部数据传输
五:码元
指一个固定时长的信号波形,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,这个时长内的信号称为k进制码元,而该时长称为码元宽度,当码元的离散状态有M个时(M>2),此时码元为M进制码元, 理解如图:

因为只有0和1两种,所以叫做二进制码元,若想表示四进制码元,其状态分别为:00, 01, 10, 11. 别的情况以此类推
六:速率,波特
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:即1s传输多少码元,其单位为波特(Baud)
信息传输速率:即1s传输多少比特,其单位为比特/秒(b/s)
关系:若一个码元携带n bit 的信息量,则MBaud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M*n bit/s
七:奈氏准则
在理想低通(无噪音,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 是信道带宽, 在这单位是Hz.
其计算公式为: 极限数据传输率 = 2Wlog2V (b/s)
W 表示带宽, V表示几种码元/码元的离散电平数目
其只限制了码元传输速率,并没有对信息传输速率给出限制因此出现了香农定理
八:香农定理
在宽带受限且有噪音的信道中,为了不产生误差,信息的数据传输速率有上限值
信道极限数据传输速率 = Wlog2(1+S/N) (b/s)
W 为带宽Hz, S为信道所传信号的平均功率.N是信道内的高斯噪音功率
信噪比(dB) = 10log10(S/N)

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