第二章 物理層
目錄
2.1物理層的基本概念
物理層解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體
物理層的主要任務描述爲：確定與傳輸媒體接口的一些特性，即：
- 機械特性：例如接口形狀、大小、引線數目；
- 電氣特性：例如規定電壓範圍（-5~+5v）；
- 功能特性：例如規定-5v表示0，+5v表示1；
- 過程特性：也稱規程特性，規定建立連接時各個相關部件的工作步驟。
2.2數據通信的基礎知識
2.2.1相關術語
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數據：運送消息的實體。消息代表有意義的信息。比如數據庫中的姓名性別身高體重等每條記錄都是消息，而張三，1，175，60是數據。比如天氣預報對用戶來說是一個消息，但是在傳輸過程中只能把天氣預報這個消息轉換爲數字信號這些數據來傳送。換言之，消息是我們能看懂的，但是在傳輸消息過程中，只能轉換成計算機能看懂的二進制數據來傳送。
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信號：數據的電氣或電磁的表現。
模擬信號：代表消息的參數取值是連續的
數字信號：代表消息的參數取值是離散的
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碼元：在使用時間域的波形表示數字信號時，則代表不同離散數值得基本波形就稱爲碼元。在數字通信中常常使用時間間隔相同的符號裏表示一個二進制數字，這樣的時間間隔內的信號稱爲二進制碼元。而這個間隔被稱爲碼元長度。1碼元可以攜帶nbit的信息量，多少比特和量化精度有關，圖中這個基本波形就代表一個碼元，將其量化分爲8份，該碼元有3bit的信息量。波特是碼元的傳輸速率。
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信道：代表向一個方向傳送信息的載體。包含一條發送一條接收
2.2.2通信方式
單工通信：只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。電視
半雙工通信：通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送（當然也不能同時接收）對講機
全雙工通信：通信的雙方可以同時發送和接收信息。打電
基帶信號：來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。基帶信號就是發出的直接表達了要傳輸的信息的信號，比如我們說話的聲波就是基帶信號。從計算機到監視器、打印機等外設的信號就是基帶傳輸
帶通信號：把基帶信號經過載波調製後，把信號的頻率範圍搬移到較高的頻段，以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率範圍內能夠通過信道），傳得更遠
2.2.3調製方法
2.2.4常用編碼
沒法區分沒信號還是不發信號
曼徹斯特編碼看bit內，差分曼特斯特編碼看bit間
2.2.5信道的極限容量：奈氏準則和香農公式
- 奈氏準則：理想情況（無噪聲）下的最高碼元（波形）傳輸速率
聽錄音的一倍速和三倍速：三倍速聽不清，倍速越快越聽不清==>碼元傳輸速率是有上限的，即使在理想環境下
- 香農公式：
有噪聲干擾。信息（bit）傳輸速率（bps）
在噪聲很大的時候只要我說的足夠慢對方就總能聽到。
噪聲大時就把傳輸速率降低這樣對方就能接收到了
2.3物理層下面的傳輸媒體
2.3.1導向傳輸媒體
- 雙絞線：屏蔽雙絞線STP、非屏蔽雙絞線UTP
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同軸電纜：50Ω同軸電纜（數字傳輸、基帶傳輸）、75歐姆同軸電纜（模擬傳輸、寬帶傳輸）
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光纖：傳輸遠，抗干擾強、防竊聽
2.3.2非導向傳輸媒體
短波通信（電離層反射，通信質量較差）、微波通信（直線傳播）
2.3.3集線器
半雙工、不安全
2.4信道複用技術
2.4.1頻分複用
如電話
2.4.2時分複用
統計時分複用：對時分複用利用率不高的改進。給數據加標記（對應序號），湊夠一個TDM就發送出去
2.4.3波分複用
2.4.4碼分複用
碼分多址是指利用碼序列相關性實現的多址通信 。碼分多址(CDMA)的基本思想是靠不同的地址碼來區分的地址。每個配有不同的地址碼，用戶所發射的載波(爲同一載波)既受基帶數字信號調製，又受地址碼調製，接收時，只有確知其配給地址碼的接收機，才能解調出相應的基帶信號，而其他接收機因地址碼不同，無法解調出信號
2.5數字傳輸系統PCM
模擬變數字，電話通信。主要是廣域網的傳輸。有兩種不兼容的標準：歐洲E1標準（30路），北美T1標準（24路）。我國用的E1標準
2.6寬帶接入技術
接入Internet的技術：
2.6.1ADSL
使用電話線提供的Internet的訪問。上行和下行帶寬不對稱的xDSL.我國目前採用的方案是DMT調製技術
DMT：頻分複用，把40kHz到1.1MHz的高頻劃分爲許多個子信道，其中25個子信道爲上行信道，249個子信道爲下行信道。每個子信道佔據4kHz帶寬，並使用不同的載波（即不同的音調）進行數字調製。這種做法相當於在一對用戶線上使用許多小的調制解調器並行的傳送數據
2.6.2HFC
是使用居民已經部署好的有線電視的網絡進入Internet接入訪問。
2.6.3FTTx+LAN
光纖到戶，並在家中使用局域網
