1.物理层（帧）

计算机网络思维导图.物理层，整理了 通信基础、传输介质、物理层设备、物理层接口特性的内容，感兴趣的小伙伴一起来看看。

物理层（帧）

通信基础

信源 信道 信宿

速率

码元传输速率

单位：B波特

表示单位时间传输的脉冲数

码元速率与进制无关

信息传输速率

单位 b/s

表示每秒传输的比特数

通信方式

单向通信

半双工通信

全双工通信

两个定理

奈奎斯特定理

理想低通信道下

速率=2WLog2 V

V：离散电平数目

香农定理

在有信噪比的情况下的传输速率

速率=WLog2 （1+S/N）

S：信道传输信号平均功率

N：信道内部高斯噪声功率

信噪比可以直接给出 如：100：1

信噪比=10Log10（S/N）单位：dB分贝

计算信噪比时若给出的是数直接带，若给出的是dB先求S/N再代入

解题时，若信号的进制和信噪比都给出，需要奈和香都计算，取速率的最小值

编码与调制

数字数据编码为数字信号

归零码（RZ）1表高，0表低，时钟周期后半段转为0

非归零码（NRZ）1表高，0表低

曼切斯特码

一个码元分成两部分前高后低表1或者相反 根据题目定义

中间跳变作为时钟信号（同步）

所占频带宽度是原始的两倍，码元速率是传输速率的两倍

差分曼切斯特码

中间跳变，码元为1前半段与前个时钟周期后半段相同，码元为0与前个时钟周期后半段相反

抗干扰性比曼切斯特码好

反向归零码

信号反转下个时钟周期跳变，反转是指此时信号与下个电平信号是否相同

4B/5B编码

用4个数据位加上一个控制位组成5位一起发送，共32种组合，只用16位表数据

数字数据调制为模拟信号

调幅（ASK）

调频（FSK）

调相（PSK）

正交振幅调制（QAM）

调幅+调相

n个相位，每个相位m种振幅 QAM技术的传输速率R=BLog2 （nm）

模拟数据编码为数字信号

常用作对音频信号脉冲编码调制（PCM）

三个步骤

采样

把时间上连续的信号变成时间上的离散信号 f采>=2f最大频率

量化

把采样的电平按等级分，把对应的数值取整

编码

把量化的结果转换为对应的二进制编码

模拟数据调制为模拟信号

为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。 这种调制方式还可使用频分复用（FDM）技术

三种交换模式

电路交换

数据传输前先建立一条专用通道（双方独占）包括：连接建立 数据交换 连接释放三个阶段

特点是用户始终占用端到端的固定带宽

优点

通信时延小

有序传输

没有冲突

适用范围广 （适用模拟信号和数字信号）

缺点

建立连接时间长

线路独占

灵活性差

报文交换

交换单位是报文，携带目标地址和源地址等信息

优点

无需建立连接

动态分配线路

提高线路可靠性 （如果某条线路出现故障，重新选择另一条路径传输数据）

提高线路利用率

提供多目标服务（有点像广播，一个保温可发多个目的地址）

缺点

由于是存储—转发，有转发时延

报文大小没有限制，要求网络节点有大的缓存空间

分组交换

限制了每次传输块大小

数据报分组交换（无连接）

无需建立连接 发送发可随时发送，接收方可随时接收

传输不可靠可能丢失，也不保证有序

分组种=中包括完整的发送端和接收端的地址

有冗余路径

存储转发时延小

虚电路分组交换（面向连接）

试图将数据报和电路交换方式结合 分为 虚电路建立，数据传输，虚电路释放

建立虚电路时给虚电路分配一个未使用的虚电路号，每个结点有虚电路表，每个表项记录一个打开的虚电路信息

数据块包含虚电路号

虚电路建立和拆除需要时间开销

虚电路的路由选择是在连接建立阶段，建立完成就确定了传输路径

保证分组的传输可靠性，和有序

某个结点或链路出现故障时，经过该结点或该链路的虚电路将遭到破坏

传输介质

有线传输介质

双绞线

同轴电缆

光纤

无限传输介质

无线电波

微波

红外线和激光

物理层设备

中继器

主要功能是将信号整形并放大再转发出去，原理是信号再生

中继器有两个端口，一个输入端口一个输出端口，端口仅作用于信号的电气部分

由于中继器工作再物理层，所以不可以连接两个具有不同速率的局域网

5-4-3规则：互相串联的中继器不能超过4个，再四个串联的中继器的5个网段中只有3段可以挂接计算机

放大器和中继器都起放大作用，但放大器放大的是模拟信号，原理是放大， 而中继器放大的是数字信号，原理是信号整形再生

集线器（Hub）

实质上是一个多端口的中继器；一个端口接收到数据信号后，通过整形放大使之再生，紧接着转发到其他所有（除输入端口）的处于工作状态的端口。它在网络中只起到放大和转发的作用，目的是扩大网络传输范围，不具备信号定向传送的能力

物理层接口特性

机械特性

接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等

电气特性

各条线的电压范围

功能特性

某条线电压表示的意义

过程特性

或称规程特性 指明对不同的各种可能的事件的出现顺序