物理層解決:如何在連接各種計算機媒體上傳輸比特流。
所以需要規範接口的一些特性:如:
機械特性:接口形狀、大小,引線數目
電氣特性:規定電壓範圍(-5V到5V)
功能特性:規定-5V表示0,5V表示1
過程特性:也稱規程特性,規定建立連接時各個相關部件如何銜接。
數據通訊的技術(和計算機網絡關係不大)
通信的目的是傳輸信號。
碼元:在使用時間域的波形表示數字信號時,代表不同離散數值的基本波形。
信道:一般表示向一個方向傳送信息的媒體。而通信線路往往包含一條發送信道和一條接收信道。
基帶信號:來自信源的信號,沒有經過任何處理的。
帶通信號:(滿足傳輸更遠的需求)把基帶信號經過載波調製後,把信號頻率調到較高的頻段以便在信道中傳輸。
調製信號的方法:如圖:
調相是:0時用正弦波表示 1時用餘弦波表示。
常用編碼:
單極性不歸零碼與雙極性不歸零碼:主要看差別門限,如果都在0上就是單極性的
單極性歸零碼和雙級性歸零碼:如圖:
對於單極性不歸零碼來說,0與沒有信號是沒法區分的。 所以此入曼徹斯特編碼:如圖:
差分曼徹斯特編碼:如圖:有跳變爲0,無跳變爲1
舉例說明一下:
對於傳輸(帶寬限制,噪聲、干擾和失真)下:
奈氏準則:給出了在假定的理想狀態(沒噪聲)下,爲了避免碼間串擾,碼元傳輸速率上限值。
理想低通信信道的最高碼元傳輸速率=2WBaud
W是理想低通信道的帶寬,單位是HZ
Banud是波特,是碼元傳輸速率的單位
注:波特是調制解調器經常使用的概念,Bit是信息量,若一個碼元含3個Bit的信息量,則1波特=3Bit/S.
對於有噪聲情況下:
信噪比:
香農用信息論的理念推導出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯的信息傳輸速率。
實際信道上信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少。
兩者的適用範圍:如圖:
物理層下面的傳輸媒體:
導向傳輸實體:
光纖分爲單模和多模,單模非常細,帶寬可以到10GHz,多模粗,光在裏面直接傳輸不折射了。
非導向傳輸實體,電磁波
短波靠電離層傳播,信號很差
微波是直線傳輸的,是要有一定高度的發射塔,才能覆蓋地球。
集線器,聯的網是半雙工,可以起到信號放大作用。給所有接點,不進行過濾,不安全。很少見了,是一個非常大的衝突域,只能一條路在用。
信道複用技術:
頻分複用:一個人一個頻率,經過載波調製後,不同的波再疊加成一個總的波形再在主幹線上傳。後面再解調。
時分複用(TDM):如圖:
當沒有數據時,依然會佔用帶寬,所以會造成浪費。引入統計時分複用(STDM).
給每一路,加了一個標記,這樣有數據的話就加上標記,再放到傳輸線路上。後面再根據標記,傳到接收端。
波分複用:實質就是頻分複用,只不過是用光調製器
碼分複用:CDMA(碼分多址)聯通CDMA手機就是碼分複用的。
碼片:每一個比特時間劃分爲m個短的間隔,稱爲碼片。缺點是:表示的站越多,則一個比特分的碼片就越多;這是一個矛盾。
工作原理:
CDMA重要特點:
每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交。
什麼是碼片序列的正交關係呢?
正交另一個重要特性是:
任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是1即:
同樣, 一個碼片向量和該碼片反碼的向量的規格化內積值是-1。
數字傳輸技術(與電話通信是相關的)
脈碼調製PCM體制:爲了在電話局之間的中繼線路上傳輸多路電話。
PCM有北美T1(最多有24路)和歐洲E1(32路)互不兼容的國標。我國採用的E1.
E1最高速率是2.048MB/s,T1最高速率是1.544MB/s/
帶寬接入技術:(計算機聯網技術)
ADSL用電話線提供Internet接入。
HFC光纖同軸混合網,利用有線電視CATV提供帶寬接入。
光纖到戶,直接用光纖接入。