计算机网络原理第二章

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计算机网络原理第二章

2.1 物理层的基本概念

物理层考虑的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，而不是指具体的传输媒体。

物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。

用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。

主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性

2.2 数据通信的基础知识

数据通信系统的模型

一个数据通信系统包括三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。

数据 (data) —— 运送消息的实体。
信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。
模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。
码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

有关信道的几个基本概念

信道： 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。

单向通信（单工通信）：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（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接收信息。 信道的极限容量

基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制 (modulation)。

常用的编码方式

不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。
归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。
曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。

信道的极限容量

在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。

如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。

2.3 物理层下面的传输媒体

导引型传输媒体

双绞线

同轴电缆

光缆

当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角。因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，光也就沿着光纤传输下去。

只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某个临界角度，就可产生全反射。

非导引型传输媒体

要使用某一段无线电频谱进行通信，通常必须得到本国政府有关无线电频谱管理机构的许可证。但是，也有一些无线电频段是可以自由使用的。例如：ISM。各国的 ISM 标准有可能略有差别。

2.4 信道复用技术

频分复用、时分复用和统计时分复用

使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。

波分复用

码分复用

任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是 1 。

一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。

练习：

怎样解码出哪个站点发送了数据和发送了什么数据？？？

——当接收站点T打算接收C站点的数据时，就拿C站点的码片序列与接收的码片序列进行内积运算，由于每个发送的数据扩展为8码片（教材使用8位码片，为了计算简单），所以最后内积后要除8，接收的码片序列中可能还有其他站点一起发送来的数据混在一起，根据每个站点的码片具有正交特性，与其他站点的码片序列的内积都为0，接收的码片序列里有自已发送的数据时，内积结果时1或-1，如果计算结果是0，那接收数据中没有这个站点发送的数据

根据这个原则来判断，接收码片序列中是否有某个站点发送的数据？

——如果内积结果时1，就发送了数据是1，如果内积结果时-1，那么发送的数据是0

2.5 数字传输系统

旧的数字传输系统存在许多缺点

2.6 宽带接入技术

ADSL技术

DMT 调制技术采用频分复用的方法，把 40 kHz 以上一直到 1.1 MHz 的高端频谱划分为许多子信道，其中 25 个子信道用于上行信道，而 249 个子信道用于下行信道。
每个子信道占据 4 kHz 带宽（严格讲是 4.3125 kHz），并使用不同的载波（即不同的音调）进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。

光纤同轴混合网(HFC网)

FTTx技术