计算机网络：物理层

计算机网络（第7版）谢希仁 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。该层次的主要任务是：确定传输媒体的接口的一些特性，包括：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。

计算机网络：物理层

• 2.1 物理层的基本概念
  • 物理层的任务：尽可能的屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感受不到这些差异。
  • 物理层的主要任务：描述接口特性： 1. 机械特性 2. 电气特性 3. 功能特性 4. 过程特性
• 2.2 数据通信的基础知识
  • 数据通信系统模型
    • 数据通信系统三大部分：源系统，传输系统，目的系统
      • 目的系统：接收器+终点
      • 原系统：源点+发送器
    • 信号的种类（根据参数取值方式分类）：模拟信号与数字信号
  • 信道的基本概念
    • 信道的分类（根据通信双方交互方式）：单向通信（单工通信），双向交替通信（半双工通信），双向同时通信（全双工通信）
    • 调制：去除来自信源信号中不能传送的部分
      • 调制的分类： 1. 仅对基带信号的波形变换：基带调制 2. 使用载波进行调制：带通调制
    • 常用的编码方式： 1. 不归零制 2. 归零制 3. 曼彻斯特编码 4. 差分曼彻斯特编码
    • 基本的带通调职方法：调幅，调频，调相
  • 信道的极限容量
    • 限制信道传输速率的因素：信道能通过的频率范围，信噪比
      • 奈氏准则：信道中码元传输的速率是有上限的，若超过则会出现码间串扰的问题
      • 香农公式：信道中信噪比越大，极限传输速率则越高
    • 提高信息传送速率的方法： 1. 提高频带宽度 2. 提高信噪比 3. 改进编码方式
• 2.3 物理层下的传输媒体
  • 传输媒体的分类：引导性和非引导型传输媒体
  • 引导型传输媒体：双绞线、屏蔽双绞线、同轴电缆、光缆、架空明线
  • 非引导型传输媒体：微波通信：地面微波接力通信、卫星通信 特点：较大的传输时延
• 2.4 信道复用技术
  • 复用：使用共享信道，减少信道总数以减少成本
  • 复用的种类：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、统计时分复用（STDM）
    • 频分复用：每位用户在同样的时间占据不同的带宽资源
    • 时分复用：每位用户在不同的时间占用同样的频带宽度
  • 波分复用：与频分复用类似，不过一般用在光线上，因为光载波的频率过大，一般习惯用波长描述。
  • 码分复用：每位用户挑选不同码型进行通信。 原理：将基本数据码元拆分成码片，每个用户的码片与其他用户的码片都是正交的。
• 2.5 数字传输系统
  • 早期数字传输系统的缺点：速率标准不统一、不是同步传输
  • 解决方法：同步光纤网
• 2.6 宽带接入技术
  • ADSL：非对称数字用户线：使用数字技术对模拟电话用户线进行改造。
  • HFC网：在有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网。
  • FTTx技术：光纤到户：