计网_课堂与复习笔记：第二章物理层

第二章物理层

作用是尽可能屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么
物理层的特性
- 机械特性：指明接口的形状尺寸规格等，标准化的规定。
- 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
- 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
- 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

常用编码方式
- 不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。
- 归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。
- 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
- 差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。
奈氏准则：在任何信道中码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接受端对码元的判决（即识别）成为不可能。
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记作S/N，使用分贝（db）作为度量单位
信噪比（db）=10*lg（S/N）（db）
香农公式：信道的极限信息传输速率C：
C=W*log(1+S/N) (bit/s)
W为信到的带宽（Hz），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。
信道的带宽或者信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。
提高信道的传输速率：让每一个码元（在使用时间域，简称时域，的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元）携带更多比特的信息量，比如【=习题2-07=】

信道共享（复用）：复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。
频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
时分复用TDM(Time Division Multiplexing) ：将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
统计时分复用 STDM(Statistic TDM) ：STDM 帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。
波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) ：波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。
码分复用 CDM(Code Division Multiplexing) ：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
常用的名词是码分多址 CDMA(Code Division Multiple Access)：比如【=习题2-16=】

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