物理層——計算機網絡原理(本科)

第一節:數據通信基礎

一、數據通信基本概念
消息:人類能夠感知的描述
信息:對事物狀態或存在方式的不確定表述。消息是可以度量的
通信:在一點精確或近似再生另一地點給的信息
通信系統:實現通信功能的各種技術、設備和方法
信號:信息的載體
數據:事物性質狀態及相互關係等進行記載的符號及組合
信道:傳輸介質爲基礎的信號通道
二、數據通信系統模型
1、通信系統的構成:信源、發送設備、信道、接受設備、信宿和噪聲源
2、模擬通信:模擬信號——信號的因變量是連續的
3、數字通信:數字信號——因變量是離散的
4、通信方式:
(1)單項通信、雙向交替通信和雙向同時通信
(2)並行通信和串行通信
(3)異步通信和同步通信
5、功能
(1)信道利用
(2)接口及信號產生
(3)同步
(4)差錯檢測與糾正
(5)尋址與路由
(6)網絡保管
(7)安全保證

第二節:物理介質

一、導引型傳輸介質(有線)
1、架空明線:平行且相互分離的架空裸線線路
2、雙絞線:兩根相互絕緣的銅線並排絞合在一起
3、同軸電纜:抗電磁干擾性能好,主要用於頻帶傳輸
4、光纖:利用光的全反射。容量大、距離遠、抗電磁干擾性能好、保密性好。
二、非導引型傳輸介質(無線)
1、地波傳播:低頻信號,沿地表傳播
2、天波傳播:較高頻信號,利用電離層的的反射
3、視線傳播:高頻信號,點對點直線傳播,中繼傳輸

第三節:信道與信道容量

一、信道分類與模型
狹義:信號的傳輸介質
廣義:傳輸介質和通信系統的一些變換裝置
1、調製信道:調製器和解調器之間
2、編碼信道:編碼器和譯碼器之間
二、信道傳輸特性
1、恆參信道:變化小、緩慢
(1)對信號幅值產生固定的衰減
(2)對信號輸出產生固定的時延
2、隨參信道:隨機變化快
(1)信號的傳輸衰減隨時間隨機變化
(2)信號的傳輸時延隨時間隨機變化
(3)存在多徑傳播現象
三、信道容量——無差錯傳輸信息的最大平均信息速率
1、連續信道容量
理想無噪聲信道,奈奎斯特公式:C=2Blog2M
有噪聲連續信道,香濃公式:C=Blog2(1+S/N)
2、離散信道容量

第四節:基帶傳輸

一、基帶傳輸基本概念
模擬基帶信號:模擬信源發出的原始電信號——通過信源編碼可以轉換爲數字基帶信號
數字基帶信號:數字信源發出的基帶信號
基帶傳輸:直接在信道中傳送基帶信號
二、數字基帶傳輸編碼
1、單極不歸零碼
2、雙極不歸零碼
3、單極歸零碼
4、雙極歸零碼
5、差分碼
基帶傳輸碼型:AMI碼——信號交替反轉碼 雙向碼——曼徹斯特碼
米勒碼 CMI碼 nBmB碼 nBmT碼

第五節:頻帶傳輸

一、頻帶傳輸基本概念
1、數字調製:數字基帶信號控制載波信號的某些特徵參量
2、鍵控法:利用兩種不同幅值、頻率或相位來分別表示0和1
二、頻帶傳輸種的三種調製方式
1、二進制數字調製
(1)二進制幅移鍵控:載波信號副值隨基帶信號變化
(2)二進制頻移鍵控:隨基帶信號變化而選擇不同頻率載波信號
(3)二進制相移鍵控:載波信號相位隨基帶信號變化
(4)二進制差分相移鍵控:控制相鄰碼元載波相對相對是否變化
2、多進制數字調製
3、正交幅值調職QAM

第六節:物理層接口規程

一、物理層接口概述
機械特性、電氣特性、功能特性以及規程體特性
DTE:數據終端設備
DCE:數據電路端接設備
二、物理層接口特性
機械特性:硬件接口機械特點
電氣特性:電氣連接及有關的電路特性
功能特性:物理接口各條信號線的用途
規程特性:接口傳輸比特流全過程,傳輸事件發生的合法順序

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