计算机网络_02_物理层

2. 物理层

2.1 物理层的基本概念

• 物理层考虑的是怎样在传输媒体上传输比特流，它不是具体的传输媒体。

物理层的主要任务：确定连接传输媒体的接口的特性

1. 机械特性：指明接口所用接线器的形状尺寸、引线数目排列等
2. 电气特性：指明接口电缆内的各条线上的电压范围
3. 功能特性：指明每条线上的高低电平所表示的含义
4. 过程特性：指明各种事件的出现顺序

 

2.2 数据通信的基础知识

2.2.1 数据通信系统的模型

一个数据通信系统包括三大部分：发送端、传输网络、接收端。

2.2.2 有关信道的基本概念

码元：基本波形单元，例如一个正弦波

信道：一般用来表示向某一个方向传输信号的媒体

单向通信（单工）：只能有单向通信而没有反方向的交互

双向交替通信（半双工）：通信的双方可以收发信息，但收发不能同时进行

双向同时通信（全双工）：通信的双方可以同时收发信息

基带信号（即基本频带信号）：往往包含很多低频信号，甚至直流信号，需要进行调制后才能由信道传输

调制分为两大类：

1. 基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。这种过程称为编码（coding）。
2. 带通调制：使用载波（carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够在模拟信道（比如光纤）中传输。
3. 带通信号：经过载波调制后的信号。

 

2.3 物理层下面的传输媒体

2.3.1 导引型传输媒体

1） 双绞线：双绞线是最常用的传输媒体，分为屏蔽型和非屏蔽型。

2） 同轴电缆：同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据，带宽取决于电缆的质量。

3）光纤：分为多模光纤（可以传输多束光）和单模光纤（单束光）。

 

2.3.2 非导引型传输媒体--无线传输

1）短波通信（高频通信）：主要靠电离层的反射，在空间是直线传播的。短波信道的通信质量较差，传输速率较低。传统短波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。

 

2.4 信道复用技术 

2.4.1 频分复用、时分复用和统计时分复用

1）频分复用：不同的用户在同样的时间内占用不同的频率带宽。

2）时分复用：不同的用户占用不同的时间段。

3）统计时分复用：不是固定地分配时间段，而是按需动态地分配时间段。

 

2.4.2 波分复用

波分复用就是光的频分复用，使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。

 

2.4.3 码分复用

码分复用常用的手段叫码分多址(Code Division Multiple Access, CDMA)。