- 功能:屏蔽不同传输媒体和通信手段之间的差异,为上层提供一个统一的 bit 传输服务
- 至于怎么屏蔽就是物理层的协议,又称规程
- 接口特性:
- 机械特性:形状,引线数目,固定和锁定装置
- 电气特性:电压,阻抗,速率(如 20kb/s)
- 功能特性:某一个电气特性代表什么含义 - 比如每个引脚高电平代表什么,低电平代表什么
- 过程特性:规定接口上发生的各种事件的时间顺序
- 数据通信系统的模型
- 三大部分:
- 发送端 = 信源 + 发送器
- 传输网络
- 接收端 = 接收器 + 信
- 三大部分:
- 信道编码调制
- 信道
- 通信:源和终点时间传输信息
- 信道:传输的通道。分为单工,半双工,全双工
- 传输的内容:
- 信息:你要表达的意思
- 消息:信息的载体。如图片
- 数据:消息的实体。例如比特和模拟数据
- 信号:消息的载体。数字信号和模拟信号
- 调制
- 最开始产生的信号叫做基带信号,信号之间会干扰(比如频率相同)
- 调制方法:
- 基带调制:对基带信号进行波形变化,例如用高低电平表示 0 1
- 带通调制:使用载波将基带信号的频率提高,并且变成模拟信号
- 调制是变成模拟信号,编码是变成数字信号
- 信道
- 考点:数字信号和模拟信号的转换关系
- 数字转数字
- 使用数字发送器
- 搭配若干数字信号编码
- 数字转模拟
- 调制器
- 调制方法
- 模拟转数字
- PCM (脉冲编码调制),例如 CD 采样
- 采样(两倍频率才能无损),量化(分级),二进制编码(128 级为 7 为编码)
- 模拟转模拟
- 放大器和调制器
- 模拟信号加载到再摸信号传输,如电话机 ☎️
- 数字转数字
-
数字信号编码: 01 => 电平
- 不归零制(NRZ):用高低区分 01
- 无时钟信息,需要搭配时钟使用否则无法区分连续的 0/1
- 归零制(RZ):每个周期末端归零表示同步信息
- 如图为单极性归零原理:
- 曼彻斯特:用一个跳变表示一个比特。比如高跳低位 1,低跳高为 0。自带同步信息所以最常用
- 差分曼彻斯特编码
- 反向不归零制(NRZI) - 什么玩意
-
跳过 调制:将 01 => 正弦波
- ASK: 用幅度区分 0 1
- FSK:用频率区分 0 1
- 调相:用相位区分 0 1
- 信道的极限容量
- 奈氏定律: #跳过
- 香农定律:若带宽 $W$,信号平均功率 $S$,高斯噪声功率 $N$ 则最高速率 $$ C = W log_2 (1 + S / N) ("bit" slash s) $$
- 信噪比 (dB) = $10 log_10 (S slash N) ("dB")$
-
跳过 速率计算
- 物理层下的传输媒介
- 导引型:电磁波沿着固态媒体传播
- 非导引型:自由空间传播(无线技术)
- 频谱:
- 导引型传输媒体
- 双绞线:两根铜线发射的电磁波相互抵消
- UTP: 无屏蔽双绞线
- STP: 屏蔽双绞线,贵且需要接地,抗干扰
- 如何购买:
- 同轴电缆:绝缘保护套层 + 外导体屏蔽层 + 绝缘层(厚)+ 内导体,但不用了
- 光纤:电转光 => 全反射传输 => 光转电。光纤是数字信号,亮暗为 01
- 多模光纤:折射次数多,强度衰减快,搭配发光二级管这样的低质量光源,局域网连接用的多,远距离需要中继器
- 单模光纤:
- 折射角度极小
- 光源:半导体激光器
- 远距离传输
- BASE10: 同轴电缆
- BASE-T:双绞线
- BASE-F: 光纤
- 双绞线:两根铜线发射的电磁波相互抵消
- 非导引型传输媒体
- 微波:不能绕行,会穿透电离层,接力方法:
- 卫星
- 同步卫星:GPS
- 地轨道卫星:星链
- 地面微波接力:蜂窝网络
- 卫星
- 微波:不能绕行,会穿透电离层,接力方法:
- 信道复用技术
- 频分复用 FDM: 一个用户自始至终占用一个频带。容量小
- 时分复用 TDM: 用户按照时间片轮转占用,每次占用全部频段。容量也小
- 统计时分复用 STDM: #跳过
- 波分复用:光信号分频k'j率
补充: 中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、网关的区别
- 不归零制(NRZ):用高低区分 01
- 中继器: 仅放大信号
- 集线器 HUB: 碰撞检测 + 再生整形放大,不记录 MAC,广播发送,工作于物理层
- 网桥:是数据链路层设备,隔离子网。连接两个集线器
- 交换机: 多对多通信
- 路由器:网络层设备