基本概念

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流, 而不是指具体的传输媒体
物理层主要任务: 确定与传输媒体接口有关的特性 -> 定义标准

  1. 机械特性: 定义物理连接的特性, 规定物理连接时所采用的规格, 接口形状,引线数目, 引脚数量和排列情况
  2. 电气特性: 规定传输二进制位是, 线路上信号的电压范围, 阻抗匹配, 传输速率和距离限制等;

比如某网络中: 信号的电平用+10V~+15V表示二进制中的0;-10V~-15V表示二进制中的-1

  1. 功能特性: 指明某条线上出现的某一电平表示何种意义, 接口部件的信号线的用途

  2. 规程特性: (过程特性)定义各条物理线路的工作规程和时序关系

    数据通信

    典型的数据通信模型

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    相关术语

    通信的目的是传递消息

  3. 数据: 传送信息的实体, 通常是有意义的符号序列

  4. 信号: 数据的电气/电磁表现, 是数据在传输过程中的存在形式
    1. 数字信号: 代表消息的参数取值是离散的
    2. 模拟信号: 代表消息的参数取值是连续的
  5. 信源: 产生和发送数据的源头
  6. 信宿: 接收数据的终点
  7. 信道: 信号的传输媒介; 一般用来表示向某一个方向传输信息的介质, 因此一条通信信道往往包含一条发送信道和一条接收信道

信道分类: 按传输信号的方式分为:模拟信道, 数字信道
传输介质分类分为:无线信道, 有线信道

三种通信方式

从通信双方信息的交互方式看, 可以有三种基本方式

  1. 单工通信:只有一个方向的通信而没有反方向的交互, 仅需要一条信道
  2. 半双工通信: 通信的双方都可以发送和接收信息, 单任何一方都不能同时发送和接收, 需要两条信道

  3. 全双工通信: 通信双方都可以同时发送和接收信息, 需要两条信道

    两种数据传输方式

  4. 串行传输: 速度慢, 费用低, 适合远距离传输

  5. 并行传输: 速度快, 费用高, 适合近距离传输

    码元,速率,波特,带宽

    码元

    码元是指用一个固定时长的波形信号(数字脉冲), 代表不同离散程度的基本波形, 是数据通信总数据信号的计量单位, 这个时长内的信号称为k进制码元, 该时长称为码元宽度, 当码元的离散状态位M个时, 此码元为M进制码元
    1码元可以携带多个比特的信号量; 例如在使用二进制编码时, 只有两种不同的码元, 一种代表0状态,一种代表1状态

    速率,波特,带宽

    速率也叫数据率, 是指数据的传播速率, 表示单位时间内数据的传输量, 可以使用码元传输速率和信号传输速率表示
    (1) 码元传输速率: 1s传输多少个码元; 别名码元速率, 波形速率, 调制速率, 符号速率;
    单位: 波特(baud; 1baud=1码元/s); 这里的码元可以指各种进制的码元, 但是码元速率与进制无关,不管是二进制码元还是四进制码元, 都是一个码元, 只不过一个码元所携带的比特不同
    (2) 信号传输速率: 1s传输多少比特; 别名信息速率, 比特率;
    表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元的个数
    单位比特/s,b/s
    关系: 若一个码元携带n bit的信息, 则M baud的码元速率=n * M bit/s;
    (3) 带宽