第二章-物理层

2.1  物理层需要解决哪些问题

传输媒体的类型
位的表示
数据速率
位同步
链路配置
物理拓扑结构
传输方式
接口特性

2.2 数据通信的基础知识

信源：信号的来源，数据的发送方
信宿：信号的归宿，数据的接收方
信号：数据的载体，有模拟信号和数字信号
信道：信号的通道
码元：一个信号就是一个码元，在一个信号周期内，能出现几种信号，就是几进制码元；例：出现4种信号，就是4进制码元(大小是2bit)   公式：K种信号，1码元 = log₂K bit
速率：对于波特来说就是波特率即每秒传输几个码元   码元/秒，对于比特来说就是比特率即每秒传输几个比特bit/s   b/s    bps；一个码元带n bit的信息量，波特率M对应的比特率为 M * n b/s 
波特：
带宽：信道允许传送的信号的最高频率和最低频率之差，用于衡量一个信道的数据传输能力
模拟信号：信号的值是连续的，不会间断，平滑的
数字信号：信号的值是离散的，突然的，
噪声：对信道产生干扰，影响信道的数据传输效率，可能会造成信号出错
信道的极限容量：奈奎斯特定理(无噪声情况下的极限波特率)、香农定理(有噪声情况下的极限比特率)
奈奎斯特定理(奈式准则)：极限波特率 = 2 * B(码元/s)   B：信道的频率带宽(单位Hz)            极限比特率 = 2 * B * log₂M(b/s)   M：一个信号周期内出现M种信号
香农定理：极限比特率 = B * log₂(1+S/N)(b/s)   B：信道的频率带宽(单位Hz)            S/N：信噪比    S：信号的功率     N：噪声的功率       信噪比 = 10 * log₁₀S/N(单位：分贝 dB)

常见的编码方式(数字信号)
不归零编码：在一个信号时间内，不是1就是0
归零编码：在一个信号时间内，前半段表示1或-1，后半段必跳0
曼彻斯特编码：在一个信号时间内，看中间跳的方向，有上0下1和上1下0两种表示方式
差分曼彻斯特编码：在一个信号时间内，看进入的时候是否发生跳变，平滑表示1，跳变表示0，中间必跳

模拟信号的编码方式
由于模拟信号由幅度、频率和相位决定，种类较多，不方便列举
因为频率和相位是相关的，一次只能调制频率和相位的其中一个，故m种幅值、n种相位，可调制出m*n种信号，即1码元=log₂ m*n bit

 

2.4 信道复用技术

时分复用：将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每个用户占用固定序号的时隙
统计时分复用：动态的按需分配共用信道的时隙，提高利用率
频分复用：将多路基带信号调制到不同频道的载波上，形成一个叠加的复合信号，接收端通过滤波将各路信号滤出
波分复用：就是光的频分复用
码分复用：

 

 

中继器：只有两个端口，通过一个端口接受信号，将失真信号整形再生，并转发至另一端口，只支持半双工通信
集线器：本质上是多端口中继器，通过其中一个端口接受信号，将失真信号整形再生，并转发至其他所有端口；物理上是星型结构，逻辑上是总线型结构