物理层

前言

本章了解个概念，不深究，比较抽象

物理层的主要任务

明确：考虑怎么链接各种计算机之间传输比特流数据

四个特性

  • 机械

    接口类型

  • 电气

    电压

  • 功能

    传输1/0编码

  • 过程

    时种顺序

传输介质

注意传输介质实际上不属于物理层

导引型传输媒体

  • 双绞线

两根，按一定规则双绞，抗干扰

  • 同轴电缆

  • 光纤

    • 单模光纤：波导,就是贵，对光信号要求高

    • 多模光纤：全反射

      优点：带宽大,损耗低

  • 电力线

    适合短距离

非导引型传输媒体

(自由空间)

  • 微波

直线，电离层无折射，需要中继站，典型5G通信

  • 无线电波

电离层折射，距离远

  • 可见光

应用：lifi

传输方式

串行传输

一条数据传输线路

并行传输

多条数据传输线路

计算机内部常用并行传输

同步传输

时钟同步

连续无间隔

外同步

多加一条单独的时钟信号线

内同步

市中心号线与发送数据曼彻斯特编码

异步传输

异步的体现：字节之间的时间间隔不固定

需要字节需要加上起始位和结束位

但各比特的持续时间是相同的

字节异步，比特同步

单工

单向

半双工

双向不同时

全双工

同时双向

编码与调制

关于编码与调制我们需要了解：

信息->数据（二进制）->信号（电磁表现）

数字基带信号的数字

模拟基带信号

两者都有编码和调制

数字基带信号

编码（数字信号转化数字信号）：以太网下的曼彻斯特编码，4B/5B 走的是数字信道

调制（数字信号转化模拟信号）：WIFI CCK/DSS/OFDM调制，走的是模拟信道

模拟基带信号

编码（数字信号转化数字信号）：音频信号的PCM脉码调制，走的是数字信道

调制（数字信号转化模拟信号）：FDM频分复用，充分利用带宽资源，走的是模拟信道

啊~这熟悉又陌生的的名词

注意

传输媒体不等于信道

不同的传输媒体，包含多个不同数量的信道

编码

归零编码

自同步，编码效率低，需要归零

不归零编码

需要多一条信道传输时钟信号，这玩意不能用来传递时钟信号

曼彻斯特编码

码元为单位，以中间的信号跳变表示0/1

跳变有表示时钟，又表示数据

（是传统以太网10Mb/s）

差分曼彻斯特编码

跳变只表示时钟

码元开始处 的电平是否发生变化表示数据，

调制

数字基带信号

频率，振幅，相位

二元调制：

只有两种码元

调幅AM

调频FM

调相PM

调频和调相不能一块调，调幅调相可以同时，或者调频调幅

混合调制：

调频和调相混合

至少可以有四种码元，若是有4个相位，4种振幅，可以调出16个不同的波形，也就是码元

我们再以二进制处理这16种码元

可以算出每个码元所还能携带的信息量为4比特

信道极限容量

奈氏准则，假定的理想条件下，避免码间串扰，码元的传输速率是有上限的

不考虑信噪比

理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud= 2W(单位：码元/s)

理想带通信道的组稿码元传输速率=W Baud= W（单位：码元/s）

W指的是，信道带宽hz

那么要考虑噪声，引出香农公式

带宽受限 且高斯白噪声干扰的信道的极限信息的传输效率

综上奈氏准则和香农公式，要想提高信息的传输速率就必须用多元制的调制方式，努力提高信道中的信噪比

总结

思维导图：不着急，躺平摸鱼