二，物理层
2.1 物理层的基本概念
-
物理层的主要任务为：确定传输媒体的接口的一些特性
- 机械特性
- 电气特性
- 功能特性
- 过程特性
- 注：数据在计算机内多采用并行传输，在通信线路上一般采用串行传输（出于经济考虑），物理层还要实现传输方式的转换
2.2 数据通信的基础知识
-
数据通信系统可划分为三部分
- 源系统（或发送端，发送方）：一般包含源点，发送器（调制器）
- 传输系统（或传输网络）
- 目的系统（或接收端，接收方）：一般包含接收器（解制器），终点
-
常用术语介绍
- 通信的目的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号是数据的电气或电磁的表现
- 信号分为：模拟信号（或连续信号），数字信号（离散信号）
- 码元：代表不同离散数值的基本波形
- 一个码元携带的信息不是固定的，而是由调制方式和编码方式实现的，在实用二进制编码时，0和1表示两种状态
-
信道的几个基本概念
- 信道一般表示向某一个方向传送信息的媒体，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道
-
三种基本信息交互方式：
- 单向通信（单工通信）
- 双向交替通信（半双工通信）
- 双向同时通信（全双工通信）
-
基带信号：来自源的信号如计算机输出的数据信号；往往包含较多低频成分和直流成分，信道并不能传送这些分量，需要经过调制
- 基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使之与信道特性相适应，变换后仍是基带信号
- 带通调制：调频，调幅，调相等方法，变换成带通信号
-
信道的极限容量
-
信道能通过的频率范围（若频带越宽，码元传输速率上限越高而不出现码间干扰）
- 奈氏准则表明：在任何信道中，没有信号干扰时，码元的传输速率有上限
-
信噪比（信号的平均功率与噪声的平均功率之比）
- 信噪比（dB）= 10 log10(S/N) （dB）
-
香农公式表明：考虑信号干扰时，若信道的带宽或信道的信噪比越大则信息的极限传输速率越高
C = W log2(1+S/N) （bit/s）
- 提高信息的传输数率的另一个方法：用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量
-
2.3 物理层下的传输媒体
-
导引型传输媒体
- 双绞线
- 同轴电缆
- 光纤（单模光纤，多模光纤）
-
非引导型传输媒体（自由空间传播）
- 短波通信（主要靠电离层的反射）
- 无线电微波通信（地面微波接力通信和卫星通信）
2.4 信道复用技术
-
复用技术
- 频分复用：所有用户占用不同的带宽资源 复用器和分用器
- 时分复用：所有用户不同时间占用同样的频带宽度 复用器和分用器
- 统计时分复用（异步时分复用）：按需动态分配 集中器（智能复用器）
- 波分复用（光的频分复用）：光复用器，光分用器，掺铒光纤放大器
- 码分复用（码分多址）
