概念
计算机网络体系结构OSI最低的一层,考虑的是怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。物理层的协议是解决传输媒体的接口特性的协议。
接口特性
- 机械特性:接口所用接线器的形状、尺寸、引脚数目和排列等
- 电气特性:接口各条线上出现电压的范围,电压多少
- 功能特性:某条线上出现的某一电平电压的意义
- 规程特性(过程特性):对于不同的各种可能事件出现的顺序
数据通信模型
三部分(原系统、传输系统、目的系统)
术语
- 消息:文字、图片、视频等
- 数据:运送消息的实体
- 信号:数据的电气或电磁表现
- 信道:信号的传输媒体
- 码元:用一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表不同离散数值的基本波形,数字信号的计量单位
三种通信方式
- 单工通信(单向通信):只有一个方向的通信,没有反方向的交互,仅需要一条信道。eg:有线/无线电广播、电视广播
- 半双工通信(双向交替通信):双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不可以同时发送和接受信息,需要两条信道
- 全双工通信(双向同时通信):双方都可以同时发送和接收信息,也需要两条信道
两种数据传输方式
并行通信:
有N条通信线同时传送,一次性能传输N为比特
速度快,价格高,适合近距离传输。例如电脑内部的总线结构
串行通信:
一条通信线传送
速度慢,价格低,适合远距离传输
在串行通信中的同步方式:
- 同步通信:一次发一组字符,接收方能预测到接收数据的时间
- 异步通信:一次发一个或很少字符,接收方不能预测到接收数据的时间
信道
按传输介质:
按传输信号:
- 数字信号(基带信号):将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示,离散的。例如计算机输出的文字或图像文件的数据信号、我们说话的声波。适合近距离的传输
- 模拟信号(宽带信号):非离散,连续的。基带信息经过调制后形成的频分复用模拟信号,再送到模拟信道上传输(宽带传输)。适合远距离的传输,因此远距离传输时需要把基带信息调制为模拟信号
😗 调制 分为基带调制(常说编码):把数据变换成数字信号。常见编码方式有:
- 不归零码:正电平代表1,负电平代表0
- 归零码:正脉冲代表1,负脉冲代表0
- 曼切斯特码:向上跳变代表0,向下跳变代表1
- 差分曼切斯码:0翻转两次,1翻转一次
另一种带通调制(带通信号是模拟信号):把数据变换成模拟信号。基本的带通调制方法有:
- 调幅(AM)
- 调频(PM)
- 调相(FM)
失真:
由于各种影响,信号在信道上传输是不稳定的,会产生误差,即失真。
奈氏准则:
香浓定理:
信道复用技术
某一个信道能传输多个信号
- 频分复用FDM(Frequency Division Multiplexing):各路信号分别搬移到适当的频率。所有用户在同样的时间占用不同的带宽(这里指频带)资源
- 时分复用TDM(Time Division Multiplexing):所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
- 统计时分复用STDM(Statistic TDM):因为时分复用会导致信道利用率不高(当用户暂时无数据发送时,分配给该用户的时隙只能处于空闲状态),所以STDM帧按需动态分配时隙,信道利用率提高
- 波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing):光的频分复用,用一根光纤来同时传输多个光载波信号
- 码分复用CDM(Code Division Multiplexing):每一个用户可在同样的时间使用同样的频带进行通信,各用户使用经过特殊挑选的不同码型
中继器和集线器
- 中继器:放大器
- 集线器HUB:多端口的放大器
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