第2章 物理層總結(jié)

1、第二章物理層總結(jié)一、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1. 模擬數(shù)據(jù)（模擬信號）和離散數(shù)據(jù)（離散信號）2. 串行傳輸和并行傳輸3. 基帶信號：將數(shù)字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示，然后傳送到數(shù)字信道上去傳輸（稱為基帶傳輸）4. 寬帶信號：將基帶信號進行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號，然后傳送到模擬信道上去傳輸（稱為寬帶傳輸）6. 帶通信號：在特定的頻帶內(nèi)才能傳輸?shù)男盘枴?.單工通信（僅需一條信道）、半雙工通信（需兩條信道）、雙工通信（需兩條信道）7. 碼元傳輸速率：單位時間內(nèi)數(shù)字通信系統(tǒng)所傳輸?shù)拇a元個數(shù)（也可稱為信號變化的次數(shù)），單位是波特（Baud）,碼元速率與進制數(shù)無關(guān)8. 信息傳輸速率：單位時間內(nèi)數(shù)字通信系

2、統(tǒng)傳輸?shù)亩M制碼元個數(shù)（比特數(shù)），單位是比特/秒（b/s）9. 奈奎斯特定理：在理想低通（沒有噪聲，帶寬有限）的信道中，極限碼元傳輸率為2WBaud。其中，W是信道的帶寬，單位為Hz。若用V表示不同形式碼元的個數(shù)，則極限數(shù)據(jù)率公式為：理想低通信道下的極限數(shù)據(jù)傳輸率=2Wlog2（V），單位為b/s10. 香農(nóng)定理：香農(nóng)定理給出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限數(shù)據(jù)傳輸率。計算公式為：信道的極限數(shù)據(jù)傳輸速率=Wlog2（1+S/N）。其中，W為信道的帶寬，S為信道所傳輸信號的平均功率，N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率，S/N為信噪比，信噪比=10log10（S/N）11. 把數(shù)據(jù)變換為模擬信號的

3、過程稱為調(diào)制，把數(shù)據(jù)變換為數(shù)字信號的過程稱為編碼12. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號：非歸零碼（NRZ）,用低電平表示0,高電平表示1,或反之13. 曼徹斯特編碼，將一個碼元分成兩個相等的間隔，前一個間隔為低電平后一個間隔為高電平表示碼元1；碼元0相反。以太網(wǎng)使用的編碼方式為曼徹斯特編碼14. 差分曼徹斯特編碼，若碼元為1，則前半個碼元的電平與上一個碼元的后半個碼元的電平相同；若碼元為0則相反。在碼元中間也有電平跳轉(zhuǎn)15. 4B/5B編碼，將欲發(fā)送數(shù)據(jù)流的每4位作為一組，然后按照4B/5B編碼規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的5位碼。5位碼共32種組合，但只采用其中的16種對應(yīng)的16種不同的4位碼，其它的16種作

4、為控制碼（幀的開始和結(jié)束、線路的狀態(tài)信息等）或保留16. 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號：幅移鍵控（ASK），通過改變載波信號的振幅來表示數(shù)字信號1和0頻移鍵控（FSK）,通過改變載波信號的頻率來表示數(shù)字信號1和0相移鍵控（PSK），通過改變載波信號的相位來表示數(shù)字信號1和0正交振幅調(diào)制（QAM）,在頻率相同的前提下，將ASK與PSK結(jié)合起來，形成疊加信號。17. 模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號：主要包括三個步驟，抽樣、量化和編碼采樣定理：假設(shè)原始信號中的最大頻率為f,那么采樣頻率f（采樣）必須大于或等于最大頻率f的兩倍18. 信道復(fù)用技術(shù)：頻分（FDM）復(fù)用技術(shù)、時分（TDM）復(fù)用技術(shù)、波分（WDM）復(fù)用技

5、術(shù)、碼分（CDM）復(fù)用技術(shù)。19. 數(shù)據(jù)交換:（1）電路交換：在進行數(shù)據(jù)傳輸前,兩個節(jié)點之間必須先建立一條專用（雙方獨占）的物理通信路徑（由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成）,該線路在整個數(shù)據(jù)傳輸期間一直被獨占,知道通信結(jié)束后才被釋放；電路交換技術(shù)分為三個階段：連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放；當(dāng)電路建立后,除了源節(jié)點和目的節(jié)點,電路上的任何節(jié)點都采取“直通式”接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù),即不會存在存儲轉(zhuǎn)發(fā)所耗費的時間。（2）報文交換：數(shù)據(jù)交換的單位是報文,報文攜帶目標(biāo)地址、源地址等信息。報文交換在交換節(jié)點采用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式（3）分組交換：也采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式,但解決了報文交換中大報文傳輸?shù)?/p>

6、問題。分組交換的兩種方式：數(shù)據(jù)報和虛電路。這兩種方式都由網(wǎng)絡(luò)層提供 數(shù)據(jù)報：網(wǎng)絡(luò)盡最大努力交付，傳輸不保證可靠性；收發(fā)雙方不獨占某一鏈路,資源利用率較高。 虛電路：將數(shù)據(jù)報方式和電路交換方式結(jié)合。在分組發(fā)送之前，要求在發(fā)送方和接收方建立一條邏輯上相連的虛電路，并且連接一旦建立，虛電路所對應(yīng)的物理路徑也就固定了；虛電路號；在虛電路建立后，主機可以相互傳輸消息，雙向進行。并且兩個主機之間只需建立一次虛電路；虛電路中，分組首部不包含目的地址，而是包含虛電路標(biāo)識符。虛電路之所以是“虛”的，是因為這條電路不是專用的，每個節(jié)點到其他節(jié)點之間的鏈路可能同時有若干虛電路通過，它也可能同時與多個節(jié)點之間具有虛電

7、路。兩個端系統(tǒng)之間也可以有多條虛電路為不同的進程服務(wù) 數(shù)據(jù)報服務(wù)與虛電路服務(wù)對比數(shù)據(jù)報服務(wù)虛電路服務(wù)連接的建立不要必須有目的地址每個分組都有完整的目僅在建立連接階段使用，的地址之后每個分組使用虛電路號路由選擇每個分組獨立進行路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)屬于同一虛電路的分組按照同一路由轉(zhuǎn)發(fā)分組順序不保證分組有序到達(dá)保證分組有序到達(dá)可靠性不保證可靠通信,可靠性由上層保證可以保證可靠性對網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)性出故障的節(jié)點丟失分組，其他分組路徑選擇發(fā)生變化，可正常傳輸所有經(jīng)過故障節(jié)點的虛電路均不能正常工作差錯處理和流量控制由高層進行流量控制和差錯處理可由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)二、傳輸介質(zhì)1. 雙絞線絞合的作用：減少對相鄰導(dǎo)線的電磁干擾

8、使用雙絞線通信，距離太遠(yuǎn)時，對于模擬傳輸，需要用放大鏡放大衰減的信號；對于數(shù)字傳輸，要用中繼器將失真的信號整形2. 同軸電纜：基帶同軸電纜（50歐）和寬帶同軸電纜（75歐）3. 光纖：多模光纖的光源為發(fā)光二極管，單模光纖的光源為激光二極管4. 無線傳輸介質(zhì)：無線電波、微波、激光和紅外線三、物理層接口的特性：1. 機械特性。規(guī)定物理連接時所采用的規(guī)格、引線的數(shù)目、引腳的數(shù)量和排列情況等2. 電氣特性。規(guī)定傳輸二進制位時，線路上信號的電壓高低、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制等3. 功能特性。指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義，接口部件的信號數(shù)（數(shù)據(jù)線、控制線、定時線等）的用途4. 規(guī)程特性

9、。定義各條物理線路的工作規(guī)程和時序關(guān)系常用的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)有：EIARS-232-C、ADSL和SONET/SDH等四、物理層設(shè)備1. 中繼器，又稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，主要功能是將信號整形并放大再轉(zhuǎn)發(fā)出去，其原理是信號再生（不是簡單的將衰減的信號放大）。中繼器是局域網(wǎng)環(huán)境下用來擴大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的最簡單最廉價的互聯(lián)設(shè)備。使用中繼器連接起來的幾個網(wǎng)段仍然是一個局域網(wǎng)。由于中繼器工作在物理層，所以它不能連接兩個具有不同速率的局域網(wǎng)。中繼器兩端的網(wǎng)絡(luò)部分是網(wǎng)段，而不是子網(wǎng)“5-4-3”規(guī)則：互相串聯(lián)的中繼器個數(shù)不能超過4個，而且用4個中繼器串聯(lián)的5段通信介質(zhì)中只有3個段可以掛接計算機，其余兩個段只能用作擴展通信范圍的鏈路段，不能掛接計算機2. 放大器和中繼器都是起放大作用，只不過放大器放大的是模擬信號，原理是將衰減的信號放大；而中繼器放大的是數(shù)字信號，原理是將衰減的信號整形再生如果某個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能，那么可以認(rèn)為該設(shè)備可以連接兩個不同的協(xié)議3. 集線器（Hub）實際上是一個多端口的中繼器，也工作在物理層。集線器會將整形再生后的信號轉(zhuǎn)發(fā)到其他所有（除輸入端口以外）處于工作狀態(tài)的端口上。如果同時有兩個或多個端口輸入，則輸出時發(fā)生沖突。由Hub組成的網(wǎng)絡(luò)為共享式網(wǎng)絡(luò)；Hub每個端口連接的網(wǎng)絡(luò)部分是同一個網(wǎng)絡(luò)的不同網(wǎng)段；Hub只能在半雙工下工作；Hub不能分隔沖突域，所有集線器端口都