计算机网络理论：2.物理层

第二章:物理层一.通信基础的基本概念1. 信源、信宿、信号、信道2. 码元(1).定义每一个信号就是一个码元; 可以把信号周期称为码元宽度如果一个码元(即一个信号)可能有4种状态那么可以称其为4进制码元(一个码元携带 2bit数据)如果一个码元(即一个信号)可能有8种状态那么可以称其为8进制码元(一个码元携带3bit数据)(2).码元和比特的关系一个码元可以携带多少比特数据如果一个“周期”内可能出现K种信号则:$1\text{码元} \log_2 K \text{ bit}$3. 速率(1).定义信源向信宿传输的数据传输速率(2).分类①.波特率每秒传输几个码元;单位码元/秒, 或波特(Baud)②.比特率每秒传输几个比特单位:bit/s或b/s, bps二.信道的极限容量1. 噪声(1).定义对信道产生干扰影响信道的数据传输效率###2.奈奎斯特定理(奈氏准则)无噪声情况下信道的极限波特率(1)定义对于一个 理想低通信道(没有噪声、带宽有限的信道)$\text{极限波特率} { 2W}$(单位波特即码元/秒); W是信道的频率带宽单位Hz);$\text{极限比特率} {2W}\log_2 K \text{ b/s}$(单位比特即比特/秒); K时一个周期内可能出现的信号个数; W是信道的频率带宽单位Hz);(2).例题(4).总结奈奎斯特定理说明如果波特率太高会导致“码间串扰”即接收方无法识别码元带宽越大信道传输码元的能力越强奈奎斯特定理并未对一个码元最多可以携带多少比特做出解释3. 香农定理有噪声情况下信道的极限比特率(1).定义对于一个有噪声、带宽有限的信道$\text{极限比特率} {W}\log_2 {(1S/N)}$)(单位:b/s);W是信道的频率带宽单位Hz);**S/N信噪比(S: Signal;N:Noise),这里是无单位记法; **(2).信噪比①.记法1信噪比SN信号的功率噪声的功率\text{信噪比} \dfrac{S}{N} \dfrac{\text{信号的功率}}{\text{噪声的功率}}信噪比NS​噪声的功率信号的功率​(无单位)信噪比越高噪声对数据传输的影响越小信号是数据的载体在信道上传输噪声对信道产生干扰影响信道的数据传输效率②.记法2信噪比10log⁡10(SN)\text{信噪比} 10\log_{10}\left(\dfrac{S}{N}\right)信噪比10log10​(NS​)(单位:dB(分贝))(3).总结香农定理说明:提升信道带宽、加强信号功率、降低噪声功率都可以提高信道的极限比特率结合奈奎斯特定理可知在带宽、信噪比确定的信道上一个码元可以携带的比特数是有上限的三.编码与调制1. 编码解码、调制解调2. 常用的编码方法3. 例题4. 常用的调制方法正交幅度调制(QAM):常用的QAM调制方案:5. 例题6. 总结四.传输介质(传输媒体)1. 常用的传输介质(1).导向型(信号朝固定方向传播)①.双绞线②.同轴电缆③.光纤单模光纤(通常为黄色外皮);家用光纤一般是单模;多模光纤(橙色、绿色外皮)双绞线,同轴电缆,光纤抗干扰能力依次增强信号传输损耗依次降低。(2).以太网对有线传输介质的命名规则(3).非导向型(信号朝四面八方传播)2. 物理层接口的特性五.物理层设备1. 中继器2. 集线器冲突域以太网交换机可以“隔离”冲突域3. 集线器、中继器的一些特性注意国内教材(与事实不符):中继器、集线器不能连接物理协议不同的网段也不能连接速率不同的网段