计算机网络

第2章 物理层

2.1 物理层的基本概念

2.2 数据通信的基础知识

2.2.1 数据通信系统的模型

一个数据通信系统可以划分为三大部分，即源系统（或发送端，发送端），传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端，接收方）

源系统一般包括以下两个部分

  • 源点
  • 发送器
  • 接收器
  • 终点

信号可以分为两大类：

  • 模拟型号（连续信号）
  • 数字信号（离散信号）

2.2.2 有关信道的几个基本概念

从通信双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式

  • 单向通信 又称为单工通信
  • 双向交替通信 又称为半双工通信
  • 双向同时通信 又称为全双工通信

来此信源的信号称为基带信号。往往要对基带信号进行调制。

调制可以分为两大类：

  • 基带调制 把数字信号转换为另一种形式的数字信号，也成为编码
  • 载波

1.常用编码方式

  • 不归零制
  • 归零制
  • 曼彻斯特编码
  • 差分曼彻斯特编码

2.基本的带通调制方法

  • 调幅AM
  • 调频FM
  • 调相PM

2.2.3 信道的极限容量

1.信道能够通过的频率范围

2.信噪比

2.3 物理层下面的传输媒体

2.3.1 导引型传输媒体

1.双绞线

为了提高双绞线抗电磁干扰能力，使用屏蔽双绞线（STP）。

绞合线类型

带宽

线缆特点

典型应用

3

16MHz

模拟电话，传统以太网（10Mbit/s）

4

20MHz

曾用于令牌局域网

5

100MHz

传输速率不超过100Mbit/s的应用

5E

125MHz

传输速率不超过1Gbit/s的应用

6

250MHz

传输速率高于1Gbit/s的应用

7

600MHz

传输速率高于10Gbit/s的应用

2.同轴电缆

同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。

同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前的高质量的同轴电缆的带宽已接近1GHz

3.光缆

光纤通信常用的三个波段分别位于850nm，1300nm和1550nm。后两种情况的衰减都较小。三个波段都具有25000-30000GHz的带宽。

2.3.2 非导引型传输媒体

将自由空间称为“非导引型传输媒体”

波段分类：

  • 甚低频VLF
  • 特低频ULF
  • 超低频SLF
  • 极低频ELF
  • 低频LF
  • 中频MF
  • 高频HF
  • 甚高频VHF
  • 特高频UHF
  • 超高频SHF
  • 极高频EHF

短波通信（高频通信）主要是靠电离层的反射，但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应。是的短波信道的通信质量较差。所以，必须使用短波无线电台传送数据时，一般都是低速传输。

无线电微波通信在通信数据中占有重要地位。微博在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此他不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。

传统的微波通信主要有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信。

2.4 信道复用技术

2.4.1 频分复用，时分复用和统计时分复用

最基本的复用就是频分复用和时分复用。频分复用最简单，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（这里的带宽指的是频率带宽而不是数据的发送速率）

时分复用是的所有用户是在不同的时间占用同样的频率带宽。

2.4.2 波分复用

波分复用WDM就是光的频分复用。

2.4.3 码分复用

码分复用CDM是另一种共享信道的方法。

2.5 数字传输系统

2.6 宽带接入技术

2.6.1 ADSL技术

非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带数字业务。

2.6.2 光纤同轴混合网（HFC网）

为了提高传输的可靠性和电视信号的质量，HFC网把原有有线电视网中的同轴电缆主干部分改为光纤。光线从头端连接到光纤节点。在光纤结点光信号被转换为电信号，然后通过同轴电缆传送到每个用户家庭。

2.6.3 FTTx技术

光纤到户FTTH，就是把光纤一直铺设到用户家庭，只有在光纤进入用户的家门后，才把光信号转换为电信号，以此获得最高的上网速率。