OSI的物理層 數據通信 數據通信系統的模型 信道的基本概念 編碼方式 調製方法 香農公式 信噪比 硬核解析 圖解刨析 宮廷解釋

 物理層的基本概念

    物理層的協議 也爲:物理層規程( procedure)

      物理層的特性:

            機械特性、電氣特性、功能特性、過程特性

        計算機內部傳輸方式:並行傳輸,如:皇上用膳,公公齊來送飯,不併齊就斬

        通信線路傳輸方式:串行傳輸,如:皇上用膳,公公排隊送飯,不挺直就斬

數據通信系統的模型

     數據通信系統三部分:源系統( 發送端、發送方 )、 傳輸系統( 傳輸網絡 )、目的系統( 接收端、接收方 )

      源系統:

               源點(源站、信源、source): 源點設備產生要傳輸的數據,如 鍵盤輸入字符,如:皇上寫的妃子招聘

              發送器:將源點的數據通過 發送器編碼後,在到傳輸系統中進行傳輸,如 調製器,如:妃子招聘就被公公打包發出去

    目的系統:

            接收器:接收傳輸系統傳送過來的信號 並 轉換爲 被目的設備處理的信息,如 解調器,如:拿到包的士兵,把包打開

           終點( 目的站、信宿、destination):終點設備從接收器獲取傳送來的數據, 並把信息輸出,如:把妃子招聘貼在城牆上,然後美女們就都知道了

         通信的目的:傳送消息( message)

        信號:

          模擬信號:連續信號,消息的參數的取值是連續,調制解調器到調制解調器,如:這途中 讓騎馬的人拿着包一直跑,沒有停下

          數字信號:離散信號,消息的參數的取值是離散,計算機到調制解調器,如:這途中 人人傳遞包,有停頓

                     碼元:不同離散數值的基本波形

 信道的基本概念

      信道:表示向某一個方向傳送信息的媒體

    通信的基本方式:

          單向通信( 單工通信 ):一個方向的通信而沒有反方向的交互,如:皇上打公公,公公不能打皇上

          雙向交替通信( 半雙工通信 ):雙方都可以發送信息, 但不能雙方同時發送,如:皇上打妃子一下,妃子打皇上一下

          雙向同時通信( 全雙工通信 ):通信的雙方可以同時發送和接收信息,傳輸效率最高,如:皇上和皇后互相打,更激烈

        基帶信號( 基本頻帶信號 ):信源的信號

      爲解決不能傳輸這種低頻分量或直流分量,基帶信號進行調製( modulation ),如:皇上發現招聘妃子的次數少了就要公公寫

      基帶調製( 編碼、coding ):把數字信號轉換爲另一種形式的數字信號

       帶通調製:模擬信號轉換爲 模擬信號

   數字信號常用的編碼方式:

             不歸零制:正電平:1, 負電平:0

             歸零制:正脈衝:1, 負脈衝:0

            曼徹斯特( Manchester )編碼:高到低:1,低到高:0

            差分曼徹斯特編碼:開始邊界不跳變:1,開始邊界跳變:0

          信號波形看:曼徹斯特編碼的信號頻率比 不歸零制 高

          同步能力看:曼徹斯特編碼有自同步能力

最基本的三種調製方法:

           調幅( AM):振幅隨基帶數字信號而變化,0:無載波,1:有載波輸出

           調頻( FM):頻率隨基帶數字信號而變化,0:頻率 f1,1:頻率 f2

           調相( PM):初始相位隨基帶數字信號而變化,0:0度,1:180度

         如:公公看皇上的招聘妃子,他就一下按這個方法寫,一下按那個方法寫

信道的極限容量

      信道能夠通過的頻率範圍

           碼間串擾:接收端收到的信號波形就失去了碼元之間的清晰界限

           奈氏準則:避免碼間串擾, 碼元的傳輸速率的上限值

    信噪比

          信噪比:信號的平均功率和噪聲的平均功率之比,單位:分貝( dB )

                                                      dB = 10 log_{10}(S/N)(dB)

    香農公式:信道的極限信息傳輸速率C:

                                                  C = Wlog_{2}(1 + S/N)(bit/s)

             W:信道的帶寬(單位:Hz)

            S:信道內傳輸信號的平均功率

             N:信道內的高斯噪聲功率

 

 

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