（二）物理层

目录

2.1通信基础

1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源、信宿（百度百科）
2. 奈奎斯特与香农定理
3. 编码与调制
4. 电路交换、报文交换、分组交换
5. 数据报与虚电路

2.2传输介质（了解）

1. 双绞线，同轴电缆、光纤与无线介质
2. 物理接口

2.3物理层设备（了解）

1. 中继器
2. 集线器

 

 

2.1.1信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源、信宿

 

带宽：信道中数据传送的速率（频带宽度）

码元：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。 而这个间隔被称为码元长度。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时（如M大于2个） 时，此时码元为M进制码元。

比特：bit（binary digit）0/1

2.1.2奈奎斯特与香农定理

奈奎斯特定律是一种信息速率，根据奈奎斯特定律，信道的极限速率（码元速率）等于信道带宽（低通信道）的2倍（理论状态）。

解释下码元速率，信息速率。

码元速率RB即单位时间里传送的码元个数。单位（Baud）

信息速率Rb是指单位时间里传送的信息量。单位（bit/s,或bps)

多进制的码元速率和信息速率的关系 Rb=RB*log2 N(N为进制数，二进制是N为2，就是只能表示两个电平，高和低）。可以看出，对于二进制的信号，码元速率和信息速率在数值上是相等的

 

香农定理

 

香农定理给出了信道信息传送速率的上限（比特每秒）和信道信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。

在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，

信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为： Rmax=W*log2(1+S/N)。注意这里的log2是以2为底的对数

 

 

2.1.3编码与调制

 

使用调制与解调技术的目的是利用模拟信道来传输数据信息，这个要结合模拟信道的电气性能。调制（Modulation）：将数据信息变换成适合于模拟信道上传输的电磁波（称为载波）信号，并将频率限制在模拟信道支持的频率范围内；解调（DeModulation）：将从模拟信道上收取的载波信号还原成数据信息。一般有三种：

（1）幅度调制（amplitude modulation)：将不同的数据信息（0和1）调制成不同幅度，但相同频率的载波信号。 例如：高幅值信号表示‘1’，低幅值信号表示“0”。 

                                              

（2）频率调制(frequency modulation)：将不同的数据信息（0和1）调制成幅度相同但频率不同的载波信号。例如：高频信号表示“1”，低频信号表示“0”。

                                           

（3）相位调制（phase modulation）：利用相邻载波信号的相位变化值来表示相邻信号是否具有相同的数据信息值，此时的幅度和频率均保持不变例如：发生相位变化（反相）表示“1”，否则表示0。

                                            

 

2.1.3电路交换、报文交换、分组交换

 

电路交换：建立连接、通信、释放连接（面向连接的）

报文交换：传输的单位是报文 ，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式

分组交换：仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去

详细内容

2.1.4数据报与虚电路

虚电路，应该是指“意”的虚。就是存在那么一条电路，逻辑上好象是固定的存在的，但事实它是随着会话的不同而使用不同的路径。也就是说没有一条固定的路径

数据报方式：（简单灵活的、无连接的、交付的数据服务）每个分组被称为一个数据报。若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块。每个数据报自身携带有足够的信息。它的传送是被单独处理的。一个节点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地发送到下一个节点。

虚电路服务和数据报服务的区别可由下表归纳：

　　　　　　

 

对比的方面	虚电路	数据报
连接的建立	必须有	不要
目的站地址	仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号	每个分组都有目的站的全地址
路由选择	在虚电路连接建立时进行，所有分组均按同一路由	每个分组独立选择路由
当路由器出故障	所有通过了出故障的路由器的虚电路均不能工作	出故障的路由器可能会丢失分组，一些路由可能会发生变化
分组的顺序	总是按发送顺序到达目的站	到达目的站时可能不按发送顺序
端到端的差错处理	由通信子网负责	由主机负责
端到端的流量控制	由通信子网负责	由主机负责