文章目錄
- 一、物理層概述
- 二、有導向的傳輸介質
- 1.同軸電纜：
- 2.雙絞線：
- 非屏蔽雙絞線（UTP）：
- 屏蔽雙絞線(STP)：
- 網屏式雙絞線：
- 3.光纖（光導纖維）：
- 傳輸介質的選擇：
- 三、復用技術：
- 1.FDM
- 頻分多路復用FDM：
- 正交頻分多路復用FDM（OFDM）：
- 波分多路復用WDM：
- 2.TDM
- 時分多路復用TDM：
- 3.CDMA
- 碼分多用技術CDMA：
- 四、調制技術：
- 五、公共電話交換網：
- 六、物理層設備
一、物理層概述
物理層的功能: 提供透明的位元流傳輸
不關心資訊，只關心搬運
物理層上資料的傳輸： 信號
信號： 資料的電氣或電磁表現
| 模擬信號 | 數字信號 |
|---|---|
| 對應時域的信號取值是連續的 | 對應時域的信號取值是離散的 |
信號在信道/傳輸介質上傳輸： 從0~fc這一頻段，振幅在傳輸程序不會明顯衰減，fc稱為截止頻率（Hz）
物理帶寬： 傳輸程序中振幅不會明顯衰減的頻率范圍，取決于材料（Hz）
數字帶寬： 單位時間內流經的資訊總量
數字帶寬與模擬帶寬之間的關系：
| 尼奎斯特定理 | 香農定理 |
|---|---|
| 無噪聲信道，物理帶寬為B Hz，信道離散等級為V級 | 噪聲信道，物理帶寬為B Hz，信噪比S/N |
| 最大傳輸速率（數字帶寬）=Blog2V（bps） | 最大傳輸速率（數字帶寬）=2Blog2(1+S/N)（bps） |
很多情況下噪聲用分貝（dB）表示:
分貝值=10log10S/N（db）
噪聲為30dB（分貝）? 信噪比為S/N=1000
二、有導向的傳輸介質
傳輸介質： 承載位元
引導性傳輸介質（有線傳輸介質） 非引導性傳輸介質（無線傳輸介質）
以下是三種引導性傳輸介質
1.同軸電纜：
四層組成
基帶同軸電纜： 50Ω，用于數字傳輸（屏蔽層為銅）
寬帶同軸電纜： 75Ω，用于模擬傳輸（屏蔽層為鋁）
2.雙絞線：
兩根具有絕緣層的銅導線按一定密度，逆時針方向絞合而成
特點：
可以消除近端干擾
絞距越小，越均勻，則抵消效果越好，傳輸性能越好
非屏蔽雙絞線（UTP）：
5類UTP提供了10M，100M的數字帶寬，使用了其中的兩對線分別用于收、發
1000M以太網，用到了全部的4對線
最大傳輸距離100m，廣泛用于局域網中
UTP優點： 成本低、尺寸小、易于安裝
UTP缺點： 易受干擾、傳輸距離性能受到絞距影響
屏蔽雙絞線(STP)：
相比于UTP，STP加了兩層屏蔽層分別位于每對線之外和全部四對線之外
STP優點： 抗EMI/RFI干擾
STP缺點： 成本高、安裝不易
網屏式雙絞線：
STP和UTP的折中，去掉了STP中每一對銅線的屏蔽層
ps：在局域網中使用最多的是UTP
3.光纖（光導纖維）：
把光封閉在其中并沿軸向進行傳播
結構從內到外： 極細的玻璃芯->玻璃覆寫層->塑料封套
原理： 光的全反射
光纖優點： 重量輕、損耗低、不受電磁輻射、傳輸帶寬、通信容量大
光纖缺點： 昂貴、易斷
分類：
單模： 單一模式傳輸，激光產生的單束光
多模： 以多個模式同時傳輸，LED產生的多束光
光傳輸系統組成： 光源、傳輸介質（光纖）和探測器
傳輸介質的選擇：
傳輸速率、成本、環境、介質間的互操作、相容性
三、復用技術：
1.FDM
頻分多路復用FDM：
在干線起點信道的頻譜被分成若干段（子帶)每個用戶占據一段來傳輸自己的信號到了干線的終點,每個子帶的信號被單獨分離出來給各個用戶
正交頻分多路復用FDM（OFDM）：
沒有保護帶，自帶相互重疊，傳輸效率極大提升
波分多路復用WDM：
本質跟FDM一樣,在光纖上復用信號當相鄰波長間隔非常接近子信道的數目非常大WDM變成了DWDM(Dense，密集波分多路復用)
2.TDM
時分多路復用TDM：
在時間上共享信道;將時間劃分為非常短的時間片
統計時分多路復用技術TDMStatistic TDM (STDM)動態分配信道不使用信道的用戶不分配分給有需要的用戶使用利用率可提高2~4倍（按需分配)
3.CDMA
碼分多用技術CDMA：
CDMA的關鍵在于能夠提取出需要的信號同時拒絕所有其它的信號并把這些信號當作噪聲，CDMA中,每個位元時間被細分成m個更短的時間間隔，這更短的時間間隔被稱為碼片，每個用戶擁有唯一碼分序列
四、調制技術：
調制機制使用信號來傳輸位元
基帶傳輸: 信號的傳輸占據傳輸介質,從零到最大值之間的全部頻率
直接將數字位元轉換為信號
通帶傳輸: 通過調節信號的振幅、相位或頻率來傳輸位元
特點: 信號占據了以載波信號頻率為中心的一段頻帶
五、公共電話交換網：
**本地回路（(Local loops）**模擬線路一連接端局和千家萬戶或業務部門
**干線（Trunks）**數字光纖連接交換局
交換局(Switching offices）(包含端局）話音接駁干線的場所
調制解調器： 將數字信號和模擬信號轉換
完成模擬信號到數字信號的轉換PSTN的核心是脈碼調制PCM
T系列是用于北美和日本的一個時分復用系統
每125微妙傳送一個T1復用幀
六、物理層設備
被動部件/設備:接線板（patch panel )
插頭（ plug)
插座(jack)
電纜（f.g. CAT-5)
主動部件/設備:
收發器（ transceiver) 將一種形式的信號轉變成另一種信號
中繼器(repeater) 中繼器是物理層上另一個有源設備主要的功能是再生信號（去噪、放大)
-讓線纜可以延伸得更遠,突破UTP100米的傳輸距離限制注意:中繼器不能過濾流量
過濾（Filter ): 是指設備以一定的特征來屏蔽網路流量,并根據標準確定將流量轉發或丟棄，
集線器(hub)： 多埠的中繼器放大和再生信號，允許很多設備連接到一個集線器上作為星型拓撲的中心，不能過濾交通流量
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