思维导图

第二章——物理层 - 图1

物理层的基本概念

  1. 物理层即设备连接层，定义了与传输媒体的接口有关的一些【特性和标准】，使得不同厂家生产的设备接口得以互相连接和通信。


    数据通信基础

    理解数据通信模型

  2. 局域网通信模型

    1. 使用集线器和交换机组成的局域网
    2. 不需要信号转换
    3. A传输的信息➡➡数字信号➡➡集线器或交换机发送➡➡数字信号➡➡B接收到信息

  3. 广域网通信模型

    1. 对计算机传输的数字信号进行【长距离】传输
    2. 需要进行信号转换（模拟信号或光信号 ）
    3. A传输的信息➡➡数字信号➡➡调制解调器或光电转换器➡➡模拟信号或光信号➡➡调制解调器或光电转换器➡➡数字信号➡➡B接收到信息


      了解数据通信的一些常用术语

  4. 信息（message）

    1. 通信的目的是传输信息
    2. 图像、文字、视频、音频都是信息

  5. 数据（data）

    1. 信息在传输前需要经过M字符集编码成二进制数据，编码后就成为数据

      字符集就是给一个国家的文字或字符进行编码 英文字符集有ASCII编码 中文字符集有GBK、UTF-8等

  6. 信号（signal）

    1. 数据在通信线路上传递需要转换成光信号或电信号

A发送信息➡M字符集编码➡二进制数据➡发送端网卡将数字信号（数据）转换成电信号、光信号传输➡接收端将光、电信号转换成数字信号（数据）➡二进制数据➡M字符集解码➡B得到信息

了解模拟信号和数字信号

  1. 根据信号中代表信息参数的取值不同，信号分两大类

    1. 模拟信号（连续信号）
      1. 代表信息的参赛的取值是【连续变化的】物理量所表达的信息，如温度、电流、压力
      2. 失真问题：模拟信号如果出现信号干扰，失真很难纠正

    2. 数字信号（离散信号）

      1. 代表信息的参数的取值是【离散的】，常用（二进制）码元来表示

        码元：时间间隔相同的信号 一个码元承载更多的信息需要更多的波形，一个码元承载n位二进制数，就需要2的n次方 数的波形

      2. 失真问题：通过每隔一段距离添加”再生中继器”，恢复被干扰失真的波形。

信道和调制

了解信道（Channel）

  1. 信息传输的通道
  2. 一条传输介质可以有多条信道——频分复用技术

熟悉单工和半双工以及全双工通信

  1. 单工通信
    1. 概念：单向通信，信号只往一个方向传输
    2. 例子：无线电广播，有线电广播
  2. 半双工通信
    1. 概念：双向交替通信，信号可以双向传输，但是必须交替进行（一个时间内只能往一个方向传）
    2. 例子：部分对讲机，A说话时候B端只能接听，不能同时说和听
  3. 全双工通信
    1. 概念：双向同时通信，信号可以同时双向传送
    2. 例子：打电话，听和说可以同时进行

熟悉概念调制（Modulation）

  1. 概念：来自信源的信号通常称为基带信号（基本频带信号），这种信号含有较多低频、甚至直流成分，许多信道不能传输这种信号，所以必须进行调制
  2. 分类：
    1. 基带调制——波形变化，把一种信号换成另一种形式的信号，也叫编码
    2. 带通调制——使用载波进行调制，将低频带到高频
  3. KeyPoint概念、作图、计算常用编码方式
    1. 不归零制
      1. 正电平代表1，负电平代表0
      2. 效率最高的编码，但易混淆码元边界
    2. 归零制
      1. 每传输完一位数据，信号返回到0电平
      2. 正、负、零三种电平
      3. 不需要时钟数据线，但是浪费带宽
    3. 曼彻斯特编码
      1. 每一位中间有一个跳变，作时钟信号和数据信号
      2. 从正到负跳变表示”1”，从负到正跳变表示”0”，常用于互联网传输
      3. 自同步和抗干扰能力好传输速率较慢，
    4. 差分曼彻斯特编码
      1. 在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑”0”
      2. 在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑”1”
      3. 画差分曼彻斯特编码需要给出初始波形才能判断
      4. 即通过看波形来判断，前后波形相同则后一个波形为”0”
      5. 适合高速传输
  4. 了解常用带通调制方法
    1. 调幅（AM）
      1. 载波的振幅随基带数字信号变化
      2. 0或1分别对应无载波和有载波输出
    2. 调频（FM）
      1. 载波的频率随数字信号变化
      2. 0或1分别对应频率f1或f2
    3. 调相（PM）
      1. 载波的初始相位随数字信号变化
      2. 0或1分别对应相位0度或180度

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了解熟悉信道极限容量

  1. 奈氏准则
    1. 任何信道中，码元传输的速率（调制速度）有上限。以避免码间串扰
    2. 低通
      1. 无噪、有限带宽下的最大（波特率） = 2W（信道带宽，单位Hz）Baud（波特，码元传输速率单位）
    3. 带通
      1. 波特率 = W （信道带宽，单位Hz）× Baud（波特，码元传输速率单位）

  2. 香农公式

    1. 信道带宽或信道的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高

      信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比（常记为S/N）。用分贝（dB）作为度量单位 信噪比（dB）=10log10（S/N）（dB）

    2. 有噪、有限带宽下的最大传输速率（比特率） ——即信道容量、带宽

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了解信道复用技术

  1. 复用（multiplexing）
    1. 概念：通过分享信道共同在一个信道进行通信
    2. 技术分类：
      1. 频分复用：所有用户同一时间占用不同频率带宽
      2. 时分复用：把时间划分等长，即所有用户在不同时间内占用同样的频带宽度。
      3. 波分复用：同一光纤，传输不同波长光信号
      4. 码分复用：动态复用，每比特时间细分码片