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計算機網路——物理層

2021-10-02 09:22:53 軟體設計

物理層

  • 一:物理層的基本概念
  • 二:資料通信的基礎知識
    • 2.1 資料通信系統的模型
    • 2.2 資料通信相關術語
      • 2.2.1 常用術語
      • 2.2.2 碼元
      • 2.2.3 速率(資料率)
      • 2.2.4 帶寬
      • 2.2.5 例題
    • 2.3 三種通訊方式
    • 2.4 兩種資料傳輸方式
    • 2.5 編碼、調制
      • 2.5.1 信道
      • 2.5.2 基帶信號與寬帶信號
      • 2.5.3 編碼與調制的區分
      • 2.5.4 編碼與調制的四種情況
        • 2.5.4.1 數字資料編碼為數字信號
        • 2.5.4.2 數字資料調制為模擬信號
        • 2.5.4.3 模擬資料編碼為數字信號
        • 2.5.4.4 模擬資料調制為模擬信號
    • 2.6 信道的極限容量
      • 2.6.1 失真
      • 2.6.2 碼間串擾——失真的一種現象
      • 2.6.3 奈氏準則
      • 2.6.4 香農公式
      • 2.6.5 “nice”和“香濃”的區別和選擇
  • 三:物理層傳輸介質
    • 3.1 導向傳輸介質
      • 3.1.1 雙絞線【無屏蔽雙絞線-屏蔽雙絞線】
      • 3.1.2 同軸電纜
      • 3.1.3 光纖
    • 3.2 非導向性傳輸介質【無線電波-微博-紅外線、激光】
  • 四:信道復用技術
    • 4.1 復用
    • 4.2 頻分復用
    • 4.3 時分復用
    • 4.4 波分復用
    • 4.5 碼分復用

一:物理層的基本概念

物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸資料位元流,而不是指具體的傳輸媒體

物理層的作用是要盡可能地屏蔽掉不同傳輸媒體和通信手段的差異,

用于物理層的協議也常稱為物理層規程(procedure),

物理層的主要任務
主要任務:確定與傳輸媒體的介面的一些特性, 定義標準

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二:資料通信的基礎知識

2.1 資料通信系統的模型

一個資料通信系統包括三大部分:源系統(或發送端、發送方)、
傳輸系統(或傳輸網路)和目的系統(或接收端、接收方),
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這個調制解調器就相當于我們之前聯網使用的貓

2.2 資料通信相關術語

2.2.1 常用術語

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2.2.2 碼元

在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述

2.2.3 速率(資料率)

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(1)碼元傳輸速率
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(2) 資訊的傳輸速率
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2.2.4 帶寬

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2.2.5 例題

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2.3 三種通訊方式

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2.4 兩種資料傳輸方式

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2.5 編碼、調制

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2.5.1 信道

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2.5.2 基帶信號與寬帶信號

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2.5.3 編碼與調制的區分

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2.5.4 編碼與調制的四種情況

2.5.4.1 數字資料編碼為數字信號

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(1) 非歸零編碼【NRZ】
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(2) 歸零編碼
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(3) 反向不歸零編碼
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(4) 曼徹斯特編碼
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(5) 差分曼徹斯特編碼
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(6)4B/5B編碼
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2.5.4.2 數字資料調制為模擬信號

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2.5.4.3 模擬資料編碼為數字信號

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2.5.4.4 模擬資料調制為模擬信號

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2.6 信道的極限容量

2.6.1 失真

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影響失真的因素:
1、碼元傳輸速率
2、信號傳輸距離
3、噪聲干擾
4、傳輸媒體質量

2.6.2 碼間串擾——失真的一種現象

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2.6.3 奈氏準則

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結論:
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例題:
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2.6.4 香農公式

信噪比:
在這里插入圖片描述在這里插入圖片描述
推論:
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例題:
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2.6.5 “nice”和“香濃”的區別和選擇

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例題:
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三:物理層傳輸介質

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3.1 導向傳輸介質

3.1.1 雙絞線【無屏蔽雙絞線-屏蔽雙絞線】

雙絞線是古老、又最常用的傳輸介質,它由兩根采用一定規則并排絞合的、相互絕緣的銅導線組成,絞合可以減少對相鄰導線的電磁干擾,
在這里插入圖片描述
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特點:
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3.1.2 同軸電纜

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同軸電纜&雙絞線的區別
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3.1.3 光纖

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構造:
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分類:
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特點:
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3.2 非導向性傳輸介質【無線電波-微博-紅外線、激光】

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四:信道復用技術

4.1 復用

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4.2 頻分復用

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4.3 時分復用

? 時分復用則是將時間劃分為一段段等長的時分復用幀(TDM 幀),每一個時分復用的用戶在每一個 TDM 幀中占用固定序號的時隙,
? 每一個用戶所占用的時隙是周期性地出現(其周期就是 TDM 幀的度),
? TDM 信號也稱為等時(isochronous)信號,
? 時分復用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度,
在這里插入圖片描述
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4.4 波分復用

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4.5 碼分復用

? 常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access),
? 各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型,因此彼此不會造成干擾,
? 這種系統發送的信號有很強的抗干擾能力,其頻譜類似于白噪聲,不易被敵人發現,

? 每一個位元時間劃分為 m 個短的間隔,稱為碼片 (chip),
? 每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列
(1)如發送位元 1,則發送自己的 m bit 碼片序列,
(2)如發送位元 0,則發送該碼片序列的二進制反碼,

? 例如,S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011,
(1)發送位元 1 時,就發送序列 00011011,
(2)發送位元 0 時,就發送序列 11100100,

? S 站的碼片序列:(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
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