物理层概述（二）重点

前言

这是对前面博客的补充，若不了解的兄弟请这个链接物理层的概述

编码与调制（1）

基带信号与宽带信号

上个博客的点评了信道的作用 不了解的同学去看看前面的博客
物理层的概述（可以说是对王道计算机网络的笔记）

1.
基带信号：信源（信息源，也称发送端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源），其由信源决定。
2.
宽带信号：
宽带信号是一个相对概念，它是指它的传输介质具有很宽的带通能力，这样的好处就是能够在一路传输介质上复用很多的信号，节省线路铺设的成本，在宽带介质上传输的信号就叫宽带信号了。讲基带信号进行，讲基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，在传送到模拟信道上去传输。（宽带信号）
在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式（近距离衰减小，从而信号内容不易发生变化）

在传输距离较远时，计算机网络采用宽带传输方式（远距离衰减大，即使信号变化大也能最后过滤出来基带信号。

编码与调制

理解>数据到数字信号这一步叫做编码。

数据变成模拟信号叫做调制。又对数字信号和模拟进行解释

（广播站 是低频的声音，很多时候都听不到，我们应该把数据变成模拟数据，变成高频的）

PCM编码器也是调制成数字信号的主要工具

编码与调制（2）

数字数据编码为数字信号

非归零编码【NRZ】

非归零编码【NRZ】 高1低0>

编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始和结束，以至于收发双方难以保持同步。

难以保持同步：意思是过多的数据无法更清晰看出有多少个1还是0 .

归零码元也是类似

相当于 编码中每个阶段都要最后归为0的编码方式.

曼斯特编码

注意:非常优秀的编码

在电信与数据存储中, 曼彻斯特编码（Manchester coding），又称自同步码、相位编码（phase encoding，PE），能够用信号的变化来保持发送设备和接收设备之间的同步。它用电压的变化来分辨0和1，从高电平到低电平的跳变代表1，而从低电平到高电平的跳变代表0(as per G.E.Tomas编码方式)。从高电平到低电平的跳变代表0，而从低电平到高电平的跳变代表1(as per IEEE 802.3编码方式)，下方有所展示。 [1] 信号的保持不会超过一个比特位的时间间隔。即使是0或1的序列，信号也将在每个时间间隔的中间发生跳变。这种跳变将允许接收设备的时钟与发送设备的时钟保持一致。

每次发送一个信号都会发生一种跳变,但它所占频带宽度是原始打的基带宽度的两倍.每一个码元都被调成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2.

差分曼彻斯特编码

数字信号编码是要解决数字数据的数字信号表示问题，即通过对数字信号进行编码来表示数据。数字信号编码的工作一般由硬件完成，常用的编码方法有以下三种：不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码。

差分曼彻斯特编码是一种使用中位转变来计时的编码方案。数据通过在数据位开始处加一转变来表示。令牌环局域网就利用差分曼彻斯特编码方案。差分曼彻斯特编码在 每个时钟周期的中间都有一次电平跳变，这个跳变做同步之用。 在每个时钟周期的起始处：跳变则说明该比特是0，不跳变则说明该比特是1。

差分曼彻斯特编码的优点为：收发双方可以根据编码自带的时钟信号来保持同步，无需专门传递同步信号的线路，因此成本低；缺点为：实现技术复杂。

还有四种不太重要的 归零编码【RZ】，反向不归零编码【NRZI】、4B/5B编码

5.反向不归零编码

信号电平翻转表示为0,信号电平不变表示1.

只作用于下一个码元,这样变频的跳变,使得一一接受,这个算法也是更高级的.

6. 4B/5B编码

   比特流中插入额外的比特以打破1连串的0或1的方式

数字数据调制为模拟信号

数字数据调制技术在发送段将数字信号转换为模拟信号,而在接收端将模拟信号还原为数字信号,分别对应于调制解调器的调制和解调过程.

调幅+调相(QAM)

题目 :

每个都有4种相位,也就是4进制码元,两位二进制来表示16种信号的状态.

4bit=1码元,所以1200*4=4800b/s

模拟数据如何编码为数字信号

计算机内部处理的是二进制数据,处理的都是数字音频,所以需要将模拟音频通过采样,量化为装成为有限个数子表示的离散序列(即实现音频数字化)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-B889aDuR-1678119036603)(C:\Users\杨洁\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230306212933015.png)]

1.抽样

对模拟信号周期性扫描 ,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号.为了使所得的离散信号能无失真地代表被抽样的模拟数据,要使用采样定理进行采样;

2.量化:把抽样取得的电子幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值,并取整数,这就把连续的电平幅值转换为离散的数字量.

3.编码: 把量化的结果转换为与之对应的二进制编码.

先抽样–量化–编码

模拟数据调制为模拟信号

为了实现传输的有效性，需要较高的频率，模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号传输的。

这是对这一小节的总结，希望对你们有帮助。

物理层传输介质

传输介质也称传输媒介，它就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。

传输媒体并不是物理层

传输介质1.导向性传输介质–>电磁波被导向沿着固体媒介（铜线/光纤）传播。

2.非导向性传输介质–>自由空间，介质可以是空气。

导向性传输介质

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-KtChKEdJ-1678173779558)(data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)]为了进一步提高抗电磁干扰，可在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织成的屏蔽层，就是（STP)，无屏蔽双绞线（UTP)

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fqoudbZK-1678173779560)(data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)]

同轴电缆

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-Ojlj0J8Z-1678173779560)(data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)]

主要用于有线电视，电视信号中

同轴电缆抗干扰性更好，用于高速率中，但更贵。

光纤

光纤通过传递光脉冲来进行同行，有光脉冲表示1，无光脉冲表示0.

光纤主要由纤芯和包层构成。

超低损耗，传输超远距离！

光纤的特点

1.传输损耗小，中继距离长，对长距离传输特别经济。

2.抗雷电和电磁干扰性能好

3.无串音干扰，保密型好，也不易被窃听或截取数据。

4.体积小，重量轻。

非导向型传输介质

这集就是非导向传输介质。

物理层传输设备

中继器

诞生原因： 为了防止信号失真，导致接收错误。

中继器功能：对信号进行再生和还原，对衰减信号进行放大，延长网络长度。

两个端口：再生数字信号

中继器的两端：两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络互联。（傻瓜设备)

中继器两端的网段一定要同一协议。

5-4-3规则：中继器只能在规定的范围进行，否则会网络故障。

集线器(多口中级器)

集线器的功能：再生，放大信号,但不具有信号的定向传送功能，是一个共享性设备。

总结

希望大家能通过图发现出自己不了解的内容，进行巩固和学习。

感谢大家的支持。