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第二章 物理层 【期末复习|考研复习】

计算机网络系列文章传送门：
第一章 计算机网络概述
第二章 物理层
第三章 数据链路层
第四章 网络层
第五章 传输层
第六章 应用层
第七章 网络安全
计算机网络整理-简称&缩写

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前言

给大家整理了一下计算机网络中的重点概念，以供大家期末复习和考研复习的时候使用。
参考资料是王道的计算机操作系统和西电的计算机操作系统。

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二、物理层

2.1 物理层的基本概念

2.1.1 四大特性

机械特性：接口是怎么样的；电气特性：用多少伏的电；功能特性：线路上电平电压的特性；过程特性：实现不同功能所发射信号的顺序。

2.1.2 两种信号

模拟信号—特定频段的信号—有更加丰富的表现形式——抗干扰能力弱；数字信号—不是1就是0——抗干扰能力强。

2.1.3 两个定理

码元传输速率指单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（脉冲个数或信号变化次数）。单位波特（B）。码元是多进制的，也可以是二进制的，码元传输速率速率与进制数无关。
信息传输速率又叫比特率，表示单位时间内数字信号系统传输的二进制码元个数（比特数），单位（b/s比特）。
若一个码元带n比特的信息量，则M波特率的码元传输速率对应的比特率为Mn比特/秒。
奈氏准则：理想（无噪声，单位b/s）低通信道下的极限传输率=。W为理想低通信道的带宽，V表示每个码元离散电平数目（16种码元就是4个二进制位）。
香农定理：在带宽受限，有噪音的信道中极限数据传输速率=，W为信号的带宽，S为信道传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。S/N为信噪比，信噪比=，单位（dB），当S/N=10时，信噪比为10dB，当S/N为1000时，信噪比为30dB。
当有噪声时，两个都要算并且取二者的最小值。

2.1.4 编码与调制

把数字变为模拟信号的过程叫做调制，把数据变换成数字信号的过程叫做编码。编码的步骤：采样（奈氏准则）、量化、编码。数字数据可以通过数字发送器转化为数字信号（编码），也可以通过调制器转化为模拟信号。模拟信号可以通过PCM编码器转化为数字信号（编码），也可以通过放大器调制器转化为模拟型号（调制）。
常用编码：以太网中采用曼彻斯特编码，前高后低为1，前低后高为0。局域网中采用差分曼彻斯特编码，遵从同1异0的原则，若当前编码的前部分与前面的编码后部分的电平一致则为1，否则为0。

2.2 物理层的基本通信技术

复用技术是指一种在传输路径上综合多路道信道，然后恢复原机制或则解除终端各信道复用技术的过程，将多种不同的信号在同一信道上进行传输，复用技术主要是用来解决不同信号传输时应该如何区分。
物理层的信道通信技术均为静态划分信道技术。

2.2.1 频分复用FDM

频分多路复用，是在适于某种传输媒介的传输频带内，若干个频谱互不重叠的信号一并传输的方式，简称FDM。简单来说就是划分不同频率来并行传输信号。

2.2.2 时分复用TDM

时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的此目的。TDM帧是物理层在传输比特流时所划分的时间帧，标志一个周期。STDM统计时分多路复用是TDM的改进，采用STDM帧（物理层），按照需求动态的分配时隙。

2.2.3 波分复用WDM（波）

是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输技术根据光波的波长进行传输（合波器耦合）。

2.2.4 码分复用

是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。

2.3 传输方式和介质

传输方式按照通过同时间传输数量分为串行传输和并行传输，串行传输为使用一条数据线，将数据一位一位的依次输入，每一位数据占据一个固定的时间长度。只需要少数几条先就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机语计算机，外设之间的远距离通信。并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。
按照传输对象分为单播、组播、广播。
传输介质分为 非导向型：无线电波、微波、红外线、激光。导向型：双绞线、同轴电缆、光纤（利用光的全反射）。

2.4 物理层设备

中继器：（再生数字信号）将信号整型放大再转发出去没消除信号的失真和衰减问题，具有5-4-3规则。（是指在10M以太网中，网络总长度不得超过5个区段，4台网络延长设备，且5个区段中只有3个区段可接网络设备。）中继器两端的网段要用一个协议。
集线器（Hub）实质上是个多端口的中继器，对信号进行放大后发送到其他端口。集线器与主机距离不能超过100m，过大会失真。Hub中所有的端口都在一个广播域、冲突域中。
放大器（转发器）放大模拟信号。

下一章 第三章 数据链路层

第三章 数据链路层