小江网站建设,微电影网站源码xiazai,wordpress做网站好吗,做网站需要用什么语言开发图片来源于胡科大计算机网络课程#xff0c;https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p20vd_sourcedeb12d86dce7e419744a73045bc66364。文章非盈利商业用途#xff0c;供博主与大家学习参考#xff0c;如有侵权#xff0c;请联系我删除#xff01;2.1物理层的基…图片来源于胡科大计算机网络课程https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p20vd_sourcedeb12d86dce7e419744a73045bc66364。文章非盈利商业用途供博主与大家学习参考如有侵权请联系我删除2.1物理层的基本概念在计算机网络中用来连接各种网络设备的传输媒体种类众多。大致可以分为两类一类是导引型传输媒体另一类是非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中常见的有双绞线、同轴电缆、光纤在非导引型传输媒体中常见的是微波通信例如使用2.4GHz和5.8GHz频段的WiFi。计算机网络中的物理层就是要解决在各种传输媒体上传输比特0和比特1的问题进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务。所谓“透明”是指数据链路层看不见、也无须看见物理层究竟使用的是什么方法来传输比特0和比特1的。它只管享受物理层提供的比特流传输服务即可。物理层为了解决在各种传输媒体上传输比特0和比特1的问题主要任务分别是机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。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。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而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。2.2物理层下面的传输媒体传输媒体不属于计算机网络体系结构的任何一层。如果非要添加只能将其放在物理层之下。传输媒体可分为两类一类是导引型传输媒体另一类是非导引型传输媒体。在导引型传输媒体中电磁波被导引沿着固体媒体传播常见的导引型传输媒体有同轴电缆、双绞线、光纤、电力线而非导引型传输媒体是指自由空间可使用的电磁波有无线电波、微波、红外线、可见光。1 同轴电缆同轴电缆价格较贵且布线不够灵活和方便随着集线器的出现在局域网领域基本上都是采用双绞线作为传输媒体。2 双绞线双绞线是最古老又最常用的传输媒体。双绞线一般可分为两种无屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线电缆屏蔽双绞线电缆比无屏蔽双绞线电缆增加了金属丝编织的屏蔽层提高了抗电磁干扰的能力但价格也会更高。3 光纤光纤的优点1.通信容量大(25000~30000GHz的带宽)2.传输损耗小远距离传输时更加经济3.抗雷电和电磁干扰性能好这在大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。4.无串音干扰保密性好不易被窃听。5.体积小重量轻 。光纤的缺点1.割接需要专用设备2.光电接口价格较贵。光纤传输原理折射角大于入射角该过程反复进行光也就沿着光纤传输下去。无脉冲展宽4 电力线4 无线电波5 微波频率范围为300MHz300GHz(波长1m1mm)但主要使用240GHz的频率范围。微波在空间主要是直播传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间因此它不能经过电离层的反射传播到地面上很远的地方。传统的微波通信一般有两种方式一种是地面微波接力通信另一种是卫星通信。微波在空间主要是直播传播而地球表面是一个曲面因此其传播距离受到限制一般只有50公里左右。但若采用100米高的天线塔则传播距离可增大到100公里。为实现远距离通信必须在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站。中继站把前一站发送来的信号经过放大后再发送到下一站故称为“接力”。常用的卫星通信方法是在地球站之间利用位于约3万6千公里高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信其最大特点是通信距离远。相应地传播时延也比较大一般在250300ms之间。除同步卫星外低轨道卫星通信系统已开始在空间部署并构成了空间高速链路。6 红外线很多家用电器(例如电视、空调等)都配套有红外遥控器。以前的笔记本电脑基本都带有红外接口可以进行红外通信。红外通信特点属于点对点无线传输直线传输中间不能有障碍物传输距离短传输速率低(4Mb/s~16Mb/s)。现在笔记本电脑已经取消了红外接口但很多智能手机还带有红外接口以方便用户对电视、空调等家用电器进行红外遥控。7 可见光LiFi通信2.3 传输方式串行传输串行传输是一个比特一个比特依次传输因此在发送端和接收端之间只需要一条数据传输线路即可。并行传输并行传输是指一次发送n个比特而不是一个比特为此在发送端和接收端之间需要有n条数据传输线路。优点并行传输速率是串行传输速率n倍缺点成本高计算机内部的数据传输常采用并行传输方式。例如CPU与内存之间通过总线进行数据传输。常见的数据总线宽度有8位、16位、32位和64位。 同步传输 数据块以稳定的比特流的形式传输字节之间没有间隔。接收端在每个比特信号的中间时刻进行检测判别接收到的是比特0还是比特1。由于不同设备的时钟频率存在一定差异不可能做到完全相同在传输大量数据的过程中所产生的判别时刻的累积误差会导致接收端对比特信号的判别错位。因此需要采取方法使收发双方的时钟保持同步。实现收发双方时钟同步的方法主要有两种异步传输采用异步传输时以字节为独立的传输单位。字节之间的时间间隔不是固定的。接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。为此通常要在每个字节前后分别加上起始位和结束位。 这里的异步是指单工通信/单向通信 通信双方只有一个数据传输方向例如无线电广播采用的就是这种传输方式。半双工通信/双向交替通信通信双方可以相互传输数据但不能同时进行。例如对讲机采用的就是这种传输方式。全双工通信/ 双向同时通信通信双方可以同时发送和接收数据。例如电话采用的就是这种传输方式。单向通信只需一条信道 而双向交替通信和双向同时通信都需要两条信道每个方向各一条。重点是理解同步和异步的内涵2.4 编码与调制信道信号需要在信道中传输信道可分为数字信道和模拟信道两种。数字基带信号在不改变信号性质的前提下仅对数字基带信号的波形进行变换称为编码。编码后产生的信号仍为数字信号可以在数字信道中传输。例如以太网使用曼彻斯特编码、4B/5B、8B/10B等编码。把数字基带信号的频率范围搬移到较高的频段并转换为模拟信号称为调制。调制后的信号为模拟信号可以在模拟信道中传输。例如WiFi使用补码键控、直接序列扩频、正交频分复用等调制方法。模拟基带信号对于模拟基带信号的处理也有编码和调制两种方法。对模拟基带信号进行编码的典型应用是对音频信号进行编码的脉码调制PCM。也就是将模拟音频信号通过采样量化编码这三个步骤进行数字化。对模拟信号进行调制的典型应用是将语音数据加载到模拟的载波信号中传输例如传统的电话另一个是频分复用FDM技术充分利用带宽资源。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称为码元。简单来说码元就是构成信号的一段波形。这一段波形是构成该信号的一个基本波形我们可称其为码元。它表示比特0当然也可以表示比特1一种信号由两种码元构成。传输媒体和信道不能直接划等号对于单工传输来说传输媒体中只包含一个信道要么是发送信道要么是接收信道而对于半双工和全双工传输传输媒体中要包含两个信道一个是发送信道另一个是接收信道。如果使用信道复用技术一条传输媒体还可以包含多个信道。在计算机网络中常见的是将数字基带信号通过编码或调制的方法在相应信道进行传输。常用编码 不归零编码正电平表示比特1负电平表示比特0所谓不归零就是指在整个码元时间内电平不会出现零电平。如何判断码元个数 需要额外一根传输线来传输时钟信号使发送方和接收方同步。接收方按时钟信号的节拍来逐个接收码元。对于计算机网络宁愿利用这根数据线传输数据信号而不是传输时钟信号由于不归零编码存在同步问题(缺点)。计算机网络中的数据传输不采用这类编码。归零编码很明显每个码元传输结束后信号都要“归零”。所以接收方只要在信号归零后进行采样即可不需要单独的时钟信号。实际上归零编码相当于把时钟信号用“归零”方式编码在了数据之内这称为“自同步”信号。但是归零编码中大部分的数据带宽都用来传输“归零”而浪费掉了。特点优点自同步缺点编码效率低。曼彻斯特编码在每个码元的中间时刻信号都会发生跳变。跳变的含义可以自己定义例如负跳变表示比特1(黄色向下箭头)正跳变表示比特0(白色向上箭头)。码元中间时刻的跳变既表示时钟又表示数据。传统以太网使用的就是曼彻斯特编码。差分曼彻斯特编码在每个码元时间的中间时刻信号都会发生跳变。但是此跳变只代表时钟信号。具体的数据由码元开始处至码元结束出电平是否变化来表示。例如在码元结束和码元开始的时候电平做对比有变化代表0/1无变化代表1/0。(含义自己定义)特点1.跳变仅表示时钟2.码元开始处电平是否发生变化表示数据。例题解析1.10BaseT以太网使用的是曼彻斯特编码2.每个码元在中间时刻发生跳变按此特点找出每个码元3.正跳变表示1还是0负跳变表示0还是1可自行假设。正跳变表示比特1负跳变表示比特0原假设错误故正跳变表示比特0负跳变表示比特1。基本调制方法等待传输的数字基带信号也就是来自信源的原始数字信号。我们要使用模拟信道来传输。因此需要将数字基带信号通过调制方法调制成可以在模拟信道中传输的模拟信号。 这是调幅所产生的模拟信号无载波输出表示比特0有载波输出表示比特1。这是调频所产生的模拟信号频率f1的波形表示比特0频率f2的波形表示比特1。这是调相所产生的模拟信号初相位0度表示比特0初相位180度表示比特1。使用基本调制方法1个码元只能包含1个比特信息。如何使1个码元包含更多的比特呢混合调制举例——正交振幅调制QAMQAM-1612种相位每种相位有1或2种振幅可选QAM-16可调制16种码元(波形)每种码元可以对应表示4个比特每个码元可以包含几个比特每个码元与4个比特的对应关系可以随便定义吗每个码元与4个比特的对应关系应该采用格雷码也就是任意两个相邻码元只有1个比特不同。物理层的主要任务就是解决比特0和比特1在线路上传输的问题。2.5 信道的极限容量失真因素码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量等。奈氏准则在假定的理想条件下为了避免码间串扰码元传输速率是有上限的。调幅、调频、调相都属于二元调制只能产生两种不同的码元也就是两种不同的基本波形。因此每个码元只能携带1比特的信息量。而混合调制属于多元调制例如QAM-16可以调制出16种不同的码元。因此每个码元可以携带4比特的信息量。实际的信道所能传输的最高码元速率要明显低于奈氏准则给出的这个上限数值。这是因为奈氏准则是在假定的理想条件下推导出来的它不考虑其他因素例如传输距离、噪声干扰、传输媒体质量等。香农公式综合来看奈氏准则和香农公式在信道带宽一定的情况下根据奈氏准则和香农公式要想提高信息的传输速率就必须采用多元制(更好的调制方法)和努力提高信道中的信噪比。自从香农公式发表后各种新的信号处理和调制方法就不断出现其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的极限速率。例题自由空间3*10^8 m/s铜 线2.3*10^8 m/s光 纤2.0*10^8 m/s
