第二章 物理层

第二章 物理层知识梳理，包括宽带接入技术、物理层的基本概念、频道复用技术、数字传输系统、数据通信的基础知识等等。

第二章 物理层

• 宽带接入技术
  • ADSL技术【数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造】
    • 组成
      • ①数字用户线接入复用器 DSLAM ②用户线 ③用户家中的一些设施
    • ADSL 最大好处：可以利用现有电话网中的用户线（铜线），而不需要重新布线
    • 第二代ADSL改进的地方
      • ①通过提高调制效率得到了更高的数据率 ②采用了无缝速率自适应技术 SRA ③改善了线路质量评测和故障定位功能
  • 光纤同轴混合网【HFC网】
  • FTTx技术
• 物理层的基本概念
  • 作用：尽可能屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异 只考虑如何完成本层的协议和服务
  • 主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性
    • ①机械特性 ②电气特性 ③功能特性 ④过程特性
• 频道复用技术
  • 频分复用【FDM】
    • 在同样的时间占用不同的带宽（即频带）资源
    • 频分多址接入 FDMA
  • 时分复用【TDM】
    • 在不同的时间占用同样的频带宽度
    • 时分多址接入 TDMA
    • 时分复用会导致信道利用率不高
    • 统计时分复用 STDM
  • 波分复用【WDM】
    • 光的频分复用
    • 密波分复用DWDM
  • 码分复用【CDM】
    • 每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信
    • 码分多址 CDMA
      • 工作原理
• 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
      • 同步光纤网 SONET
      • 同步数字系列 SDH
• 数据通信的基础知识
  • 数据通信系统的模型
    • 源系统【发送端、发送方】
    • 传输系统【传输网络】
    • 目的系统【接收端、接收方】
    • 常用术语
      • 消息：如话音、文字、图像、视频等。
      • 数据：运送消息的实体。有意义的符号序列。
      • 信号：电气或电磁的表现
        • 模拟信号【连续】
        • 数字信号【数字】
      • 码元：代表不同的离散数值的基本波形【0、1】
  • 有关信道的几个基本概念
    • 从通信双方的交互方式来看
      • 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）
    • 基带信号：来自信源的信号。包含有较多的低频成分，甚至有直流成分
    • 调制
      • 基带调制：把数字信号转换为另一种形式的数字信号【编码】
      • 带通调制：把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号
    • 常用编码方式
      • 不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0
      • 归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0
      • 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义
      • 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1
    • 基本的带通调制方式
      • 调幅(AM) 调频(FM) 调相(PM)
  • 信道的极限容量
    • 奈式准则 香农公式
• 物理层下面的传输媒体
  • 导引型传输媒体
    • 双绞线
      • 屏蔽双绞线 STP
        • 带屏蔽层 都必须有接地线
      • 无屏蔽双绞线 UTP
        • 无屏蔽层 都必须有接地线
      • 无论是哪种类别的双绞线，衰减都随频率的升高而增大
    • 同轴电缆
      • 基带~【局域网】
      • 宽带~【有线电视网】
    • 光纤【光缆】
      • 多模光纤
        • ①可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输 ②只适合于近距离传输
      • 单模光纤
        • ①不会产生多次反射 ②制造成本较高，但衰耗较小 ③光源要使用昂贵的半导体激光器，不能使用较便宜的发光二极管
      • 优点
        • 通信容量非常大
        • 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
        • 抗雷电和电磁干扰性能好
        • 子主无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据题
        • 体积小，重量轻
        • 现在已经非常广泛地应用在计算机网络、电信网络和有线电视网络的主干网络中
  • 非导引型传输媒体
    • 无线带你微波通信
      • 占有特殊重要的地位
      • 在空间主要是直线传播
    • 红外
    • 大气激光
• 主题
• ADSL 并不适合于企业，因为企业往往需要使用上行信道发送大量数据给许多用户
• 只要双向速率之和超过200kbit/s就是宽带