計算機網絡之物理層

call_me_R 發布于2021-09-29 09:34 / 701人閱讀

摘要：一基本概念物理層是解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流而不是指具體的傳輸媒體物理層的主要任務是確定與傳輸媒體接口有關的一些特性機械特性定義物理連接的特性規定物理連接時所采用的規格接口形狀引線數目引腳數量和

一:基本概念
1.物理層是解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流,而不是指具體的傳輸媒體.
2.物理層的主要任務是確定與傳輸媒體接口有關的一些特性
機械特性:定義物理連接的特性,規定物理連接時所采用的規格,接口形狀,引線數目.引腳數量和排列情況.
電氣特性:規定傳輸二進制位時,線路上信號的電壓范圍,阻抗匹配,傳輸速率和距離限制等
功能特性:指明某條線上出現的某一電平表示何種意義,接口部件的信號線的用途
規程特性(過程特性):定義各條物理線路的工作規程和時序關系.
二:數據通信
1.通信的目的是傳送消息
2.數據:傳送信息實體,通常是有意義的符號序列
3.信號:數據的電氣的表現,是數據在傳輸過程中的存在形式,其分為數字信號和模擬信號.
數字信號:代表消息的參數是離散的,如圖

模擬信號:代表消息的參數是連續的.如圖

4.信源:產生和發送數據的源頭
5.信宿:接收數據的終點
6.信道:信號的傳輸媒介.一般用來表示向某一個方向傳送信息的介質.一條通信線路往往包含一條發送信道的一條接收信道.
其根據傳輸信號分為:模擬信道和數字信道,根據傳輸物質分為無線信道和有線信道
三:通信方式
從通信雙方信息交互方式看,有三種基本方式:
1.單工通信:只有一個方向的通信方式,沒有反方向的交互,僅需要一條信道
2.半雙工通信:通行的雙方都可以發送或接收信息,但任何一方都不能同時發送和接收, 需要兩條信道
3.全雙工通信:通信雙方可以同時發送和接收信息,需要兩條信道.
四:傳輸數據方式:
1.串行傳輸:速度慢,費用低,適合遠距離
2.并行傳輸:速度快,費用高,適合近距離,主要用于計算機內部數據傳輸
五:碼元
指一個固定時長的信號波形,代表不同離散數值的基本波形.是數字通信中數字信號的計量單位,這個時長內的信號稱為k進制碼元,而該時長稱為碼元寬度,當碼元的離散狀態有M個時(M>2),此時碼元為M進制碼元, 理解如圖:

因為只有0和1兩種,所以叫做二進制碼元,若想表示四進制碼元,其狀態分別為:00, 01, 10, 11. 別的情況以此類推
六:速率,波特
速率也叫數據率,是指數據的傳輸速率,表示單位時間內傳輸的數據量,可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示.
碼元傳輸速率:即1s傳輸多少碼元,其單位為波特(Baud)
信息傳輸速率:即1s傳輸多少比特,其單位為比特/秒(b/s)
關系:若一個碼元攜帶n bit 的信息量,則MBaud 的碼元傳輸速率所對應的信息傳輸速率為 M*n bit/s
七:奈氏準則
在理想低通(無噪音,帶寬受限)條件下,為了避免碼間串擾,極限碼元傳輸速率為2W Baud, W 是信道帶寬, 在這單位是Hz.
其計算公式為: 極限數據傳輸率 = 2Wlog2V (b/s)
W 表示帶寬, V表示幾種碼元/碼元的離散電平數目
其只限制了碼元傳輸速率,并沒有對信息傳輸速率給出限制因此出現了香農定理
八:香農定理
在寬帶受限且有噪音的信道中,為了不產生誤差,信息的數據傳輸速率有上限值
信道極限數據傳輸速率 = Wlog2(1+S/N) (b/s)
W 為帶寬Hz, S為信道所傳信號的平均功率.N是信道內的高斯噪音功率
信噪比(dB) = 10log10(S/N)

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