《计算机网络》学习总结-第二章--物理层

韩立刚老师课程学习————第一章为绪论，不做总结，从第二章开始总结TCP/IP五层模型及常见考点。
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，而不是指具体传输媒体。
主要任务为：确定与传输媒体的接口的一些特性，即机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。

数据通信的基础知识：
典型的数据通信模型

相关术语
数据data---运送消息的实体
信号signal---数据的电气的或电磁的表现
码元code---代表指定时间间隔的波形 1码元=nbit信息
信道---表示向一个方向传送信息的媒体。

单向通信（单工）---一个方向通，反方向不通。
双向交替通信（半工）---通信双方可发送信息，但不能同时发送/接受。
双向同时通信（全双工）---通信双方可同时发送和接受信息。

基带信号 baseband---来自信源的信号，直接表达了要传输信息的信号。（原始信号）距离近时，计算机网络常采用。
带通信号 band pass---把基带信号载波调制后，提高频率便于在信道传输。
调制方法：调幅（AM），调频（FM），调相（PM）

常用编码方法：单/双级性归零码/不归零码；曼彻斯特编码；差分曼彻斯特编码

奈氏准则：任何信道，码元的传输速率有上限。，否则会出现码间串扰。
理想低通信道的最高码元传输速率=2WBaud。W为带宽，单位Hz。Baud是波特，是码元传输速率单位nbit/s。

信噪比S/N，
香农提出了信道的极限、无差错的信息传输速率。
香农公式

表明：带宽W或信道中信噪比S/N越大，信息极限传输速率越高。无上限！
只要信息传输速率低于信道极限信息传输速率，就可以找到某种办法实现无差错的传输。
实际信道的速率比香农的极限传输速率低不少。

总结：码元传输速率受奈式准则限制。
信息传输速率受香农公式限制。

物理层下的传输媒体
导向传输媒体：电磁波沿着固体媒体传输
双绞线STP/UTP、同轴电缆(50欧-数字传输）(75欧-模拟传输)、光纤（多模/单模）。
非导向传输媒体：指自由空间
无线传输、短波通信(距离小)、微波(直线传输)

集线器只起到信号放大和重发作用，目的是扩大网络传输范围，不具备定向传送功能。最大传输距离100m。

信道复用技术：
频分复用FDM：Frequency Division Multiplexing;
用户分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占有这个频带。频分复用所有的用户在同样的时间占用不同的 带宽(频率带宽) 资源。
应用例子：固话通话

时分复用TDM：Time Division Multiplexing ：
将时间划分为一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帧占用固定序号的时隙。每一用户占用时隙周期性出现。也称为等时信号。
时分复用的所有用户在不同时间占用同样的频带宽带。 可能造成资源浪费
因此，提出统计时分复用 STDM ：对每个信号加标记区分。不再固定时隙，谁来谁传！

波分复用WDM：Wave Division Multiplexing 与频分复用相同。 频率与波长可转换。

码分复用CDM ：Code Division Multiplexing
常用的名词是码分多址CDMA：Code DIvision Multiplexing Access
每一个比特时间分为m个短间隔，称为码片chip
每个站分配的码片序列不仅各不相同，还互相正交。
规格化内积： ----公式 S·S=1/m·(S1·S1+S2·S2+...+Sm·Sm)
任何一个码片向量与自身的规格化内积为1；任何一个码片向量与其反码的向量规格化内积为-1；
两个不同站的码片序列正交，就是S向量与T的规格化内积为0；S·T=0

数字传输系统：
电话通信局使用
脉码调制PCM体制。两个标准：E1 2.048Mbps；T11.544Mbps

宽带接入技术
xDSL:用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使其能承载宽带业务。把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网
使用。----数字用户线：DSLDigital Subscriber Line。
光纤同轴混合网HFC（Hybrid Fiber Coax）
FTTx技术，光纤到户，实现宽带居民接入网的方案