物理层
2.1 物理层的基本概念
- 解决问题： 在各种线路上如何传送比特流
- 主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。(传输媒体不是指的是具体的传输媒体)
主要如下：
2.2 数据通信的基础知识
1. 典型的数据通信模型
2. 相关术语
- 通信的目的是传送消息。
- 数据：运送消息的实体(也就是说的有意义的符号序列)
- 信号：数据的电气或电磁的表现。
2.2.1 信道基本概念
2.2.2 信道：指的就是发送信息的道路(通道)
| 信道 | 例子 |
|---|---|
| 单向通信(单工通信) | 电视广播台 |
| 双向交替通信(半双工通信) | 对讲机 |
| 双向同时通信(全双工通信) | 打电话 |
2.2.3 基带信号和带通信号
| 信号 | 例子 |
|---|---|
| 基带信号(没有经过处理的信号) | 说话的声波 |
| 带通信号 把基带信号进行调制，让其传播的更远。 | 打电话 |
因此如果传输不远的话，会采用基带传输，因为在近距离范围内基带信号衰减不大，信号内容不会变化，例如：计算机到监视器、打印机。
2.2.4 几种基本上的调制方法
2.2.5 常用编码
| 编码 | 解释 |
|---|---|
| 单极性不归零码 | 用一种电压来表示 有电压值就为1，否则为 0，假如如果有两个两个1的话 不会归0 一直连续的都是1 |
| 双极性不归零码 | 用两种电压来表示，不归0的话，最后不会回到0 |
| 双极性归零码 | 用一种电压来表示 有电压值就为1，否则为 0，变化之后是不是会回到电压值为0 |
| 曼彻斯特编码 | 不管是0还是1 中点电压会有跳变 |
| 差分曼彻斯特编码 | 比曼彻斯特编码的抗干扰能力强 在曼彻斯特编码的基础上面加了 bit与bit之间也有信号跳变 表示下一个为0，如果没有，则表示下一个为1 |
2.2.6 信道的极限容量
有失真，但可识别
失真大，无法识别
奈氏准则：
1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。
在任何的信道中，码元的传输速率都是有上限的，到达一定程度的话，会出现码间串扰的现象，最后识别不出来。
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W波特
因此，极限数据传输速率=2WlogV(V是几种码元)
低通信道指的是(没有噪声，带宽有限)
香农定理
考虑到了噪音的干扰
2.3 物理层下面的传输媒体
导向传输媒体(电测波沿着固体媒体传播)
2.3.1 双绞线
2.3.2 同轴电缆
2.3.3 光缆
光缆，又称光纤缆线，是由一束光纤组成的集合体，它不仅包括光纤本身，还包括用于保护光纤的外层结构，如塑料护套等。简而言之，光纤是光缆的组成部分，而光缆是光纤的集合体。
单模光纤的传播特性好，具有很高的传输速率。
非导向传输媒体
非导向传输媒体就是指的自由空间。
比如：短波通信、地面微波接力通信、卫星通信。
物理层设备—集线器
- 工作特点: 它在网络中只起到信号放大和重发(指的是从所有的口转发)作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力
- 最大传输距离:100m
- 集线器是一个大的冲突域
用集线器连接的是半双工的
2.4 信道复用技术
在信道上面传送数据少，没有把带宽充分利用，所以就想到复用技术。
频分复用 FDM(Frequency Division Mulitiplexing)
Modulator是对信号进行调制。
使用分离器，把各种信号分离出来。
时分复用
分为时间段进行传送数据，接收的时间按照顺序取出，用户多的话，给每个人分的时间就会变少，速度就会变慢。
MUX指的就是复用器
时分复用可能会造成链路资源的浪费。
统计时分复用 解决了浪费链路资源。
波分复用
如果光速不变的情况下，可以根据频率来确定波长。
所以波分复用其实也就是光的频分复用。
码分复用(重点)
任何码片向量和该码片向量的规格化内积都是1。(计算完了内积之后，要除以m)
每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。
1bit可以对应多个码片。
一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是-1。
其他码片的话和该码片要正交，也就是说向量们在不同的维度。
1个码片 现在要用m的比特来，如果用户特别多的话，就需要更多来进行表示，会造成浪费。
码分复用的话系统，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。
2.5 数字传输系统
脉码调制 PCM 体制最初是为了在电话局之间的中继线上传送多路电话。
由于历史上的原因，PCM 有两个互不兼容的国际标准，即北美的 24路 PCM (简称为 T1)和欧洲的 30 路 PCM(简称为 E1)。我国采用的是欧洲的 E1 标准。
E1 的速率是 2.048 Mb/s，而 T1 的速率是 1.544 Mb/s。当需要有更高的数据率时，可采用复用的方法。
2.6 宽带接入技术(把计算机接入到Internet上去)
ADSL技术
用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，然后接入到网络中。
光纤同轴混合网HFC
HFC网是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的
一种居民宽带接入网。
HFC不仅能让电视上网，还能让用户通过电视或其他设备访问互联网，享受高速数据传输和其他多媒体服务。
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-794603.html
FFTx技术
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补充
物理层设备
中继器
- 原因：由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。
- 原理：通过再生数字信号， 把数字信号进行整合， 然后进行还原，实现一个放大的效果。
- 样子：
- 两端：两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络的互连，且两个网段速率要相同。两端的话可以连接相同媒体，也可以连接不同媒体，中继器的两端的网段一定要是同一个协议。
- 5-4-3规则:网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，因而中继器只能在规定的范围内进行，否则会网络故障。(最多不能有5个网段，最多有四个物理层设备，只有3个端可以连接计算机)
集线器(多口的中继器)
- 集线器的功能: 对信号进行再生放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度。不具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备。
- 样子：
- 集线器不能分割冲突域。
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