物理層 (二)

終于騰出一點(diǎn)時(shí)間,來看看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理層。物理層考慮的是怎牙膏才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流,而不是具體的傳輸媒體。物理層定義了一些傳輸介質(zhì)具有的特性,比如機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。這部分章節(jié)自己作為一個(gè)知識(shí)性的了解來進(jìn)行學(xué)習(xí)。

一、數(shù)據(jù)通信的基本知識(shí)

  1. 數(shù)據(jù)通信的模型,是信息從信源(源點(diǎn)、發(fā)送器)通過傳輸系統(tǒng)傳達(dá)到信宿(接收器,終點(diǎn))。
  2. 信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào)是連續(xù)的,數(shù)字信號(hào)是離散的,遠(yuǎn)距離傳遞時(shí)由于衰減的作用數(shù)字信號(hào)保真性要強(qiáng)于模擬信號(hào)。
  3. 信道是用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體,一般有三種形式:單工通信(單向通信信道)、半雙工通信(雙向交替通信,可以實(shí)現(xiàn)雙向通信,但是不能同時(shí)進(jìn)行)和全雙工通信。
  4. 之所以我們會(huì)需要調(diào)制解調(diào)器,是因?yàn)樾旁窗l(fā)出的基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分,甚至有直流成分,而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量,為了解決這一問題,才需要調(diào)制:調(diào)頻、調(diào)幅和調(diào)相。
  5. 碼元傳輸速率:對(duì)于數(shù)字信號(hào)的波形形式來說,每個(gè)波形稱為一個(gè)碼元。一般來說,碼元的傳輸速率越高,信號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn),噪聲干擾越到,傳輸媒體質(zhì)量越差,則接收端的波形的失真就越嚴(yán)重。為了避免碼間串?dāng)_,Nyquist在1924年推導(dǎo)出了著名的奈式準(zhǔn)則,其最重要的結(jié)論就是在任何信道中,碼元傳輸?shù)乃俾适怯缮舷薜?,傳輸速率超過此上限,就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的碼間串?dāng)_問題,是接收端對(duì)碼元的識(shí)別稱為不可能。
  6. 信道的極限傳輸速率:香農(nóng)給出的計(jì)算公式,信道的極限傳輸速率C=W log2(1 + S/N),其中W是信道的帶寬,S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率,N為信道內(nèi)部的搞死噪聲功率,該公式表明,信噪比越大,信息的極限傳輸速率越高。當(dāng)W和信噪比達(dá)到一定值時(shí),如果想再給提高信息傳輸率,就只有設(shè)計(jì)編碼,比如分別表示1010的不同組合,從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸速率的增加,記住,數(shù)據(jù)只是信息傳遞的載體。

二、雜七雜八

  1. 傳輸介質(zhì)可以分為導(dǎo)向和非導(dǎo)向,無線即為非導(dǎo)向。
  2. 信道復(fù)用技術(shù)可以分為頻分復(fù)用,時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用,頻分復(fù)用是不用的用戶通信占用信道的不同帶寬(頻率),時(shí)分復(fù)用則是不同的用戶占用信道的不用時(shí)間,統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用則是針對(duì)時(shí)分復(fù)用的低效率的改進(jìn)。

    對(duì)于光線有波分復(fù)用,即根據(jù)光波的不同波長來復(fù)用;還有碼分復(fù)用,比如CDMA。

  3. xDSL是使用了電話線路進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信,低頻段用于語言通信,高頻段用于網(wǎng)絡(luò)。
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