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计算机网络_物理层

news 来源：原创 2025/5/12 14:36:43

2.1物理层的基本概念

传输媒体

导引型传输媒体

双绞线同轴电缆光纤

非导引型传输媒体

微波通信 2~40GHz

物理层协议的主要任务

机械特性电器特性功能特性过程特性

物理层概述

物理层考虑是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流

物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务

2.2物理层下的传输媒体

导引型传输媒体

同轴电缆

基带同轴电缆（50Ω）

数字传输，过去用于局域网

宽带同轴电缆（75Ω）

模拟传输，目前主要用于有线电视

双绞线

无屏蔽双绞线UTP

屏蔽双绞线STP

绞合的作用

抵御部分来自外界的电磁波干扰减少相邻导线的电磁干扰

光纤

优点

通信容量大（25000~30000GHz的带宽）传输损耗小，远距离传输时更加经济抗雷电和电磁干扰性能好无串音干扰，保密性好，不易被窃听体积小，重量轻电力线

非导引型传输媒体

无线电波微波红外线可见光

2.3传输方式

串行传输

并行传输

同步传输

外同步

在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线

内同步

发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输

异步传输

字节之间异步字节中的每个比特仍然要同步

单向通信（单工）

双向交替通信（半双工）

双向同时通信（全双工）

2.4编码与调制

码元

在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形

常用编码

不归零编码

存在同步问题

归零编码

自同步，编码效率低

曼切斯特编码

差分曼切斯特编码

2.5信道的极限容量

造成信号失真的因素

码元传输速率信号传输距离噪声干扰传输媒体质量

奈氏准则

理想低通信道的最高码元传输速率

理想带通信道的最高码元传输速率

波特率与比特率的关系

$$
码元传输速率又成为波特率，调制速率、波形速率或符号速率。它与比特率有一定的关系。\\\\ 当1个码元只携带1比特的信息量时，波特率（码元/秒）与比特率（比特/秒）在数值上相等\\\\ 当1个码元携带n个比特的信息量时，数值则乘以n\\\\
$$

注意事项

实际的通信所能传输的最高码元速率，要明显低于奈氏准则给出的上限值

香农公式

信道的极限信息传输速率

$$
c= W \cdot \log_2(1+\frac{S}{N} )\\\\ c:信道的极限信息传输速率（单位为b/s）\\\\ W: 信道带宽（Hz）\\\\ S: 信道内所传输信号的平均功率\\\\ N: 信道内的高斯噪声功率\\\\ \frac{S}{N}: 信噪比，使用分贝（dB）作为度量单位。\\\\ 信噪比（dB） = 10 \cdot \log_{10}(\frac{S}{N})\\\\
$$

2.1物理层的基本概念

传输媒体

导引型传输媒体

非导引型传输媒体

物理层协议的主要任务

物理层概述

2.2物理层下的传输媒体

导引型传输媒体

同轴电缆

基带同轴电缆（50Ω）

宽带同轴电缆（75Ω）

双绞线

无屏蔽双绞线UTP

屏蔽双绞线STP

绞合的作用

光纤

优点

非导引型传输媒体

2.3传输方式

串行传输

并行传输

同步传输

外同步

内同步

异步传输

单向通信（单工）

双向交替通信（半双工）

双向同时通信（全双工）

2.4编码与调制

码元

常用编码

不归零编码

归零编码

曼切斯特编码

差分曼切斯特编码

2.5信道的极限容量

造成信号失真的因素

奈氏准则

理想低通信道的最高码元传输速率

理想带通信道的最高码元传输速率

波特率与比特率的关系

注意事项

香农公式

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