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计算机网络之物理层

物理层

1. 物理层的基本概念

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2.物理层下面的传输媒体

传输媒体可分为两类,一类是导引型传输媒体,另一类是非导引型传输媒体。

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3.传输方式

3.1 串行传输和并行传输

  • 串行传输:串行传输是指数据是一个比特依次发送的,因此在发送端和接收端之间只需要一条数据传输线路即可。
  • 并行传输:指一次发送n个比特,而不是一个比特。为此在发送端和接收端之间需要有n条传输线路。

数据在传输线路上的传输采用的是串行传输,计算机内部的数据传输常采用并行传输方式,例如CPU与内存之间通过总线进行数据传输,常见的数据总线宽度有8位、16位、32位和64位。

3.2 同步传输和异步传输

  • 同步传输:数据块以稳定的比特流的形式传输,字节之间没有间隔,接收端在每个比特信号的中间时刻进行检测,以判别接收到的是比特0还是比特1。由于不同设备的时钟频率存在一定差异,不可能做到完全相同,在传输大量数据的过程中,所产生的判别时刻的累积误差,会导致接收端对比特信号的判别错位。因此需要采取方法是收发双方的时钟保持同步

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3.3 单工,半双工以及全双工通信

  • 单工通信又称为单向通信,通信双方只有一个数据传输方向,比如无线电广播采用的就是这种通信方式
  • 半双工又称为双向交替通信,通信双方可以相互传输数据,但不能同时进行。例如对讲机采用的就是这种通信方式
  • 全双工通信又称为双向同时通信,双方可以同时发送和接收信息,例如电话采用的就是这种通信方式,

4.编码和调制

  • 在不改变信号性质的前提下,仅对数字基带信号的波形进行变换,‍‍称为编码。编码后产生的信号仍为数字信号,可以在数字信道中传输,例如以太网使用曼彻斯特编码,4B/5B、8B/10B等编码
  • 把数字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,称为调制。调制后产生的信号是模拟信号,可以在模拟信道中传输。例如WiFi使用补码键控,直接序列扩频,正交评分复用等调制方法。

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5. 信道的极限容量

我们都知道信号在传输过程中会受到各种因素的影响,如图所示这是一个数字信号,‍‍当它通过实际的信道后,波形会产生失真,当失真不严重时,在输出端‍‍还可根据以失真的波形还原出发送的码元,但当失真严重时,在输出端‍‍就很难判断这个信号‍‍在什么时候是1和在什么时候是0。信号波形失去了码元之间的清晰界限,‍‍这种现象叫做码间串扰。‍‍

  • 奈氏准则
  • 香农公式

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