计算机网络的体系结构:物理层

大耗子 2020年02月27日 282次浏览

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物理层概述

  • 概念:

    • 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性。
    • 物理层的作用是尽可能屏蔽计算机网络中传输媒体和通信手段的差异。
  • 四大特性:

    • 机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列等.
    • 电器特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
    • 功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
    • 过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序,即各信号线的工作的规则和先后顺序。
  • 典型的数据通信系统

    • 源系统:源点产生要传输的数据,发送器编码
    • 传输系统
    • 目的系统:接收器解码,终点接收数据
  • 数字信号与模拟信号

    • 数字信号:一般计算机中数据的存储方式,在传输时常用代表不同离散数值的波形表示。
    • 模拟信号:一般人的声音等为模拟信号。模拟信号可以通过采样、量化的方式转化成数字信号。
    • 单向通信:只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
    • 双向交替通信:通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送。
    • 双向同时通信:通信的双方可以同时发送和接收信息。

信道的复用方式

  1. 频分复用FDM

    • 将原信号调制到不同的频谱.上,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。
    • 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
  2. 时分复用TDM

    • 对于每个终端进行扫描,没有字符发送便发送空字符,保持序列顺序。
    • 数据在帧的时隙的位置可以判断数据来自哪个数据源。
    • 各个终端的速率和等于多路传输线路的最大(饱和的时候)数据速率。
    • 适用数字信号分时思想。
    • 分时思想。
  3. 波分复用WDM

    • 波分复用就是光的频分复用。
  4. 码分复用CDM

    • 常用的名词是码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)。

    • 各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此彼此不会造成干扰。

    • 这种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。

    • 每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片

    • 每个站被指派一个唯一的m bit码片序列。

      如发送比特1 ,则发送自己的m bit码片序列。
      如发送比特0 ,则发送该码片序列的二进制反码。

  5. 脉码调制PCM体制

    • 模拟信号数字化的三步骤

      1. 采样:即按- -定的时间间隔采样测量模拟信号幅值
      2. 量化:使采样值在取值上离散化。通常的做法是将原始信号的取值范围划分成若干个等级(通常为2的n次方级),将每个采样值取整到离它最近的一个等级上。
      3. 编码:将量化的的采样值用一-定位数的二进制数来表示

物理层的设备

  1. 集线器

    使用集线器的组成以太网

  2. 中继器

    • 中继器主要完成物理层的功能,负责在两个节点的物理层上按位传递信息,完成信号的复制、调整和放大功能,以此来延长网络的长度。

    • 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。中继器就是为解决这一问题而设计的。

    • 它完成物理线路的连接,对衰减的信号进行放大,保持与原数据相同。