[系统运维]计算机网络第二章物理层

学习参考视频：计算机网络微课堂-湖科大

第二章 物理层

2.1 物理层的基本概念

2.2 物理层下面的传输媒体

• 导引型传输媒体

  • 同轴电缆

    

  • 双绞线

    

  • 光纤

    

    • 光纤的优点
      1. 通信容量大（25000~30000GHZ的宽带）；
      2. 传输损耗小，远距离传输时更加经济；
      3. 抗雷电和电磁干扰性能好。这在大电流脉冲干扰的环境下尤为重要；
      4. 无串音干扰，保密性好，不易被窃听；
      5. 体积小，重量轻。
    • 光纤的缺点
      1. 割接需要专用设备；
      2. 光电接口价格较贵

    

  • 电力线

    

• 非导引型传输媒体

  • 无线电波

    

  • 微波

    

  • 红外线

    

  • 可见光

    比如每秒开关千万次LED灯来传递光信号，通俗讲来说就是LED上WIFI。

2.3 传输方式

• 串行传输：使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、外设之间的远距离通信。

• 并行传输：并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。适用于CPU和内存之间。

• 同步传输：同步传输指没有延迟，直接传输和通讯，通常用于性能相同的设备和性能之间，中间不会出现类似的缓存机制，常见于多根内存条之间、多个CPU之间，他们都是同步传输。

  

  • 收发双方时钟同步的方法
    • 外同步：在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线
    • 内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输（例如曼彻斯特编码）

• 异步传输：异步传输用作数据处理速度和处理能力不同的设备和部件之间，通常会在这两个设备之间，加入缓存，甚至多级缓存，做数据任务队列和对应的任务调度管理，来匹配两者的处理和传输差距，提高效率，最常见的就是CPU和内存之间，CPU和显卡之间，显卡和内存之间，硬盘和内存之间。

  如下图，是指字节之间异步（字节之间时间间隔不固定），字节中的每个bit还是要同步的（各比特的持续时间是相同的）。

  

• 单向通信（单工）、双向交替通信（半双工）、双向同时通信（全双工）

  

2.4 编码与调制

• 编码方式

• 调制方法

  

  • 因为**频率和相位是相关的，即频率是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位两个中的一个**。

  • 通常情况下，相位和振幅可以结合起来一起调制，称为正交振幅调制MAQ。

    

2.5 信道的极限容量

通信过程中信号失真的因素：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量

• 在信道带宽一定的情况下，根据奈氏准则和香农公式，想要提高信息的传输速率就必须采用多元制（更好的调制方法）和努力提高信道中的信噪比。
• 自从香农公式发表后，各种新的信号处理和调制方法就不断出现，其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限。