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第二章 物理层
2.1物理层的基本概念
物理层定义：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，而不是具体的传输媒体。
物理层的主要任务为：确定与传输媒体的接口的特性
机械特性：接口形状，大小，引线数目
功能特性：电压强度决定信号大小
电器特性 ：规定电压范围
过程特性：建立连接时各个相关部件的工作步骤.
2.2 通讯模型（通讯的目的是传递数据）
信息：文字/图片/视频
数据：信息在传输之前需要编码，编码之后的信息就是数据
信号：数据在通信线路上传递需要变成光信号、电信号
码元：时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这个时间间隔就是码元
模拟信号：连续变化的信号（声音信号）（波形失真可以修复）
数字信号：跳跃变化的信号如果一码元要承载n位二进制，则需要2^n个不同电压的码元（数字波形失真可以修复）
转化方式：对模拟信号采样、量化、数字化编码、转化为数字信号
2.3信道和调制
信道复用：一条链路上同时有多个模拟信号
单工通信：信号只能从一个方向传输 （广播电台）
半双工通信：信号只能向一个方向传,不能同时说话（对讲机）
全双工通信：信号可以同时双向传送数据（手机）
集线器必须是半双工，交换机可以是全双工
调制：把原来的信号进行转换（来自信源的信号被称为基带信号）
两大类：把数字信号转化为数字信号（改变编码方式）（编码）
把模拟信号转化为数字信号（调制）
编码方式：
数字到数字
不归零制：一码元代表1个二进制
归零制：每3个码元代表一个二进制
曼彻斯特编码：2个码元代表一个二进制
差分曼彻斯特编码：每1.5个代表一个二进制
数字到模拟（带通调制）：
调幅、调频、调相
2.4 信道的极限容量（数字信号）
信道码元的极限容量（数字信号 码元）、
奈氏准则：理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud（适用于数字信号，计算码元 的极限传播速率）影响因子：带宽（传输介质）、码元传输速率
W是理想低通信道的带宽，单位为HZ。
Baud是波特，是码元传输速率的单位
香农公式（链路上数据传输的极限速率）
影响因子：码元极限速率、发送功率、噪声功率
：带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
（适用于数字信号和模拟信号）
信道的极限信息传输速率 C 可表达为
C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。
信噪比=10log10（s/n） (db)
即信号平均功率和噪声平均功率的比值
导向传输媒体：双绞线（线序：直通线（两头线序相同）、交叉线（两头线序不同）、全反线（配置交换机））、光缆（多模光纤、单模光纤（传输效果好））
非导向传输媒体
短波通讯：即高频通讯，主要靠电离层反射
微波通讯：在空间直线传播
无线局域网
2.5信道复用技术：
频分复用（模拟信号）：干道链路可以复用，可以将数字信号排列成多队传输
（ADSL上网、有线电视）
时分复用（数字信号 ）：有空位存在，造成带宽浪费（TDM帧）
波分复用（用于光纤）：把光分为不同的频率(波长)
而多模光纤是入射角不同
码分复用（码分多址CDMA，移动数字信号）每个手机有唯一码片发送一个数据，另一个用其反码
将自己的手机码片序列乘以基站发送的码片序列后相加，除以码片个数，1为1，-1为-1，0为没有
所有的码片的格式化内积为0，自己与自己的格式化内积为1，自己和自己反码的格式化内积为-1
宽带接入技术
铜线接入技术
光纤同轴混合（有线电视同轴电缆）xDSL
光纤接入 （小区）
移动互联网接入技术（手机） 基站实现
VMware网络模式：
仅主机 跟物理机网卡相通（仅能跟物理机通讯）
自定义 不跟物理机有通讯
桥接
NAT模式：路由器替换私网地址为公网地址，安全（内网对外网不可见）
参考资料： [1]韩立刚，计算机网络原理创新教程[M],水利水电出版社，2017.1
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