大纲笔记：
- 物理层的基本概念
- 解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是具体的传输媒体
- 主要任务
- 确定与传输媒体接口有关的一些特性
- 机械特性
- 电气特性
- 功能特性
- 规程特性
- 确定与传输媒体接口有关的一些特性
- 信道上传送的信号
- 基带信号
- 来自信源的信号，直接表达了要传输的信息的信号
- 近距离
- 来自信源的信号，直接表达了要传输的信息的信号
- 宽带信号
- 将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上去传输
- 远距离
- 将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上去传输
- 基带信号
- 编码与调制
- 编码
- 数据——数字信号
- 非归零编码
- 曼彻斯特编码
- 码元传输速率是数据传输速率的2倍
- 差分曼彻斯特编码
- 数据——数字信号
- 调制
- 数据——模拟信号
- PCM脉码调制
- 数据——模拟信号
- 编码
- 数据交换方式
- 电路交换
- 原理
- 特点
- 独占资源
- 优点
- 无失序问题
- 实时性强
- 全双工通信
- 缺点
- 连接时间长
- 线路独占
- 灵活性差
- 无数据存储能力
- 存储转发交换方式
- 报文交换
- 原理
- 存储转发
- 优点
- 不需要建立连接
- 提高线路可靠性
- 提高线路利用率
- 提供多目标服务
- 缺点
- 只适用于数字信号
- 实时性差
- 报文长度无限且可变
- 原理
- 分组交换
- 分类
- 数据报方式
- 特点
- 为网络层提供无连接服务
- 同一报文的不同分组到达目的结点时可能发生乱序，重复与丢失
- 每个分组在传输过程中都必须携带源地址和目的地址，以及分组号
- 分组在交换结点存储转发时，需排队等候处理，这会带来一定的时延
- 网络会有冗余路径
- 特点
- 虚电路方式
- 特点
- 为网络层提供连接服务，源节点与目的节点之间建立一条逻辑连接，而非实际物理连接
- 一次通信的所有分组都通过虚电路顺序传送，分组不需携带源地址等信息
- 节点只进行差错检测，不进行路由选择
- 每个节点可能与多个节点间建立多条虚电路，每条虚电路之哦吃特定的两个端系统之间的数据传输
- 弱点
- 当网路中的某个结点或某条链路出现故障而彻底失效时，所有经过该结点或该链路的虚电路将遭到破坏
- 特点
- 数据报方式
- 原理
- 限制所传输的数据单位的长度
- 优点
- 线路利用率高
- 简化了存储原理
- 加速传输
- 减少出错几率和重发数据量
- 缺点
- 存在存储转发时延
- 降低通信效率，增加处理时间
- 采用数据报服务时可能会出现失序，丢失或重复分组
- 分类
- 报文交换
- 选择方式
- 传送数据量大，且传送时间大于呼叫时间，选择电路交换，电路交换传输时延最小
- 端到端的通路有很多段的链路组成是，采用分组交换
- 从信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，适合计算机之间的突发式的数据通信
- 电路交换
- 通信基础
- 数据通信的基础知识
- 相关术语
- 通信的目的是传送消息
- 数据是运送该消息的实体
- 信号是数据的电气或电磁表现
- 数字信号
- 模拟信号
- 信源
- 信宿
- 信道
- 信号的传输媒介
- 按传输信道分
- 模拟信道
- 数字信道
- 按传输介质分
- 无线信道
- 有线信道
- 按传输信道分
- 信号的传输媒介
- 传输方式
- 1数据传输方式
- 并行传输
- 适合近距离传输
- 串行传输
- 适合远距离传输
- 并行传输
- 2
- 异步传输
- 需要加字符起始位和字符终止位
- 同步传输
- 需要加同步字符
- 异步传输
- 3通信双方信息交互
- 单工通信
- 一条信道
- 广播
- 一条信道
- 半双工通信
- 两条信道
- 对讲机
- 两条信道
- 全双工通信
- 两条信道
- 打电话
- 两条信道
- 单工通信
- 1数据传输方式
- 相关术语
- 信道的极限容量
- 码元
- 用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形
- 是数字通信中数字信号的计量单位
- 1码元可以携带多个比特信息量
- M进制码元的离散状态有M个
- 数据传输速率
- 码元传输速率
- 表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数，单位Baud
- 码元速率与进制数无关，只与码元长度T有关
- 1s传输多少个码元
- 信息传输速率
- 单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数），单位是比特/秒（b/s）
- 1s传输多少个比特
- 关系
- 若一个码元携带n bit的信息量，则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M*n bit/s
- 码元传输速率
- 带宽
- 模拟信号系统中
- 最高频率和最低频率间的差值表示通频带宽，单位赫兹（Hz）
- 信道带宽
- 信道能通过的最高频和最低频之差
- 数字设备中
- 在单位时间内从网络中的抹一点到另一带你所能通过的‘’最高数据率‘’/单位时间内通过链路的数量，常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力，单位是比特每秒（bps）
- 模拟信号系统中
- 两个公式
- 奈氏准则和香农定理
- 失真
- 影响失真的因素
- 正相关
- 码元传输速率
- 噪声干扰
- 信号传输距离
- 负相关
- 传输媒体质量
- 正相关
- 现象
- 码间串扰
- 接收端收到信号波形失去码元之间清晰界限的现象
- 码间串扰
- 影响失真的因素
- 奈氏准则
- 在理想低通（无噪声，带宽受限）条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud,W是信道带宽,单位是Hz
- 只限制码元传输速率
- 理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2V(b/s)
- W:表示带宽，V：表示几种码元/码元的离散电平数目
- 香农定理
- 信噪比=信号的平均功率/噪声的平均功率，S/N,单位：分贝（dB）
- 信噪比（dB）=10log10(S/N)
- 数值等价
- 在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值
- 信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N)(b/s)
- 失真
- 奈氏准则和香农定理
- 码元
- 传输介质&设备
- 传输介质
- 导向传输介质
- 双绞线
- 特点
- 价格便宜
- 距离太远时
- 模拟传输
- 用放大器放大缩减的信号
- 数字传输
- 用中继器将失真的信号整形
- 模拟传输
- 分类
- 屏蔽双绞线
- 无屏蔽双绞线
- 特点
- 同轴电缆
- 分类
- 基带同轴电缆
- 宽带同轴电缆
- 特点
- 传输距离较远，价格更贵
- 分类
- 光纤
- 分类
- 多模光纤
- 易失真，适合近距离传输
- 单模光纤
- 损耗小适合远距离传输
- 多模光纤
- 特点
- 传输损耗小
- 抗干扰性好
- 体积小，重量轻
- 分类
- 双绞线
- 非导向传输介质
- 无线电波·
- 特点
- 较强穿透力，可传远距离
- 信号向所有方向传播
- 特点
- 微波
- 特点
- 信号固定方向传播
- 通信频率较高
- 频段范围宽，数据率高
- 分类
- 地面微波接力通信
- 卫星通信
- 优点
- 通信容量大
- 距离远
- 覆盖广
- 广播地址和多址地址
- 缺点
- 传播时延长
- 受天气影响大
- 误码率较高
- 成本高
- 优点
- 特点
- 红外线，激光
- 特点
- 信号固定传播
- 特点
- 无线电波·
- 导向传输介质
- 物理层设备
- 中继器
- 功能
- 对信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，延长网络长度
- 特点·
- 两端的网路部分是网段，不是子网
- 仅作用于信号的电气部分·，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据
- 两端可连接相同媒体，也可连不同媒体
- 两端的网段是同一个协议
- 功能
- 集线器（多口中继器）
- 功能
- 对信号进行再生放大转发，但不具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备
- 特点
- 不能分割冲突域
- 功能
- 中继器
- 传输介质