草庐IT

计算机网络知识点总结之物理层（一）

明月Java全宇宙 2024-02-21 原文
  • 本章最重要的内容
    (1)物理层的任务。
    (2)几种常用的信道复用技术。
    (3)几种常用的宽带接入技术，重点是FTTx。

目录

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)。

可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：
(1)机械特性

指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置，等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。

(2)电气特性

指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

(3)功能特性

指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。

(4)过程特性

指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2.2、数据通信的基础知识

2.2.1、数据通信系统的模型

（1）一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（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)。

（2）常用术语

  • 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。

2.2.2、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。
  • 基带信号(即基本频带信号)—一来自信源的信号。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)。

调制分为两大类:

  • 基带调制:仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码(coding)。
  • 带通调制:使用载波(carrier)进行调制，把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，这样就能够更好地在模拟信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
  • 带通信号:经过载波调制后的信号。

（1）常用编码方式

  • 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 。
  • 从信号波形中可以看出，曼彻斯特(Manchester)编码和差分曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。
  • 从自同步能力来看，不归零制不能从信号波形本身中提取信号时钟频率(这叫作没有自同步能力)，而曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力。

（2）基本的带通调制方法

  • 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。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。
  • 最基本的二元制调制方法有以下几种:
    调幅(AM):载波的振幅随基带数字信号而变化。
    调频(FM):载波的频率随基带数字信号而变化。
    调相(PM):载波的初始相位随基带数字信号而变化。
  • 正交振幅调制：

2.2.3、信道的极限容量

  • 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
  • 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或传输媒体质量越差，在信道的输出端的波形的失真就越严重
  • 数字信号通过实际的信道：
  • 从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个:
    信道能够通过的频率范围
    信噪比

（1）信道能够通过的频率范围

  • 具体的信道所能通过的频率范围总是有限的·信号中的许多高频分量往往不能通过信道。
  • 1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

    （2）信噪比
  • 噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。
  • 噪声是随机产生的，它的瞬时值有时会很大。因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。
  • 但噪声的影响是相对的。如果信号相对较强，那么噪声的影响就相对较小。
  • 信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。常记为SIN ,并用分贝(dB)作为度量单位。即:
    信噪比(dB)= 10 log10(S/N) (dB)
  • 例如，当S/N = 10 时，信噪比为10 dB，而当S/N = 1000时，信噪比为30 dB 。
  • 1984年，香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率(香农公式)。
  • 信道的极限信息传输速率C可表达为:
    C= W log2(1+S/N)(bit/s)
    其中:W为信道的带宽(以Hz为单位)﹔
    S 为信道内所传信号的平均功率
    N为信道内部的高斯噪声功率。

香农公式表明:
信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输.
若信道带宽W或信噪比S/N没有上限（当然实际信道不可能是这样的)，则信道的极限信息传输速率C也就没有上限。
实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。

知识点计算机网络xffxff0cli网络网络协议

有关计算机网络知识点总结之物理层（一）的更多相关文章

  1. ruby-on-rails - 使用一系列等级计算字母等级 - 2

    这里是Ruby新手。完成一些练习后碰壁了。练习:计算一系列成绩的字母等级创建一个方法get_grade来接受测试分数数组。数组中的每个分数应介于0和100之间，其中100是最大分数。计算平均分并将字母等级作为字符串返回，即“A”、“B”、“C”、“D”、“E”或“F”。我一直返回错误:avg.rb:1:syntaxerror,unexpectedtLBRACK,expecting')'defget_grade([100,90,80])^avg.rb:1:syntaxerror,unexpected')',expecting$end这是我目前所拥有的。我想坚持使用下面的方法或.join，

  2. ruby - 用 Ruby 编写一个简单的网络服务器 - 2

    我想在Ruby中创建一个用于开发目的的极其简单的Web服务器(不，不想使用现成的解决方案)。代码如下:#!/usr/bin/rubyrequire'socket'server=TCPServer.new('127.0.0.1',8080)whileconnection=server.acceptheaders=[]length=0whileline=connection.getsheaders想法是从命令行运行这个脚本，提供另一个脚本，它将在其标准输入上获取请求，并在其标准输出上返回完整的响应。到目前为止一切顺利，但事实证明这真的很脆弱，因为它在第二个请求上中断并出现错误:/usr/b

  3. 网络编程套接字 - 2

    网络编程套接字网络编程基础知识理解源`IP`地址和目的`IP`地址理解源MAC地址和目的MAC地址认识端口号理解端口号和进程ID理解源端口号和目的端口号认识`TCP`协议认识`UDP`协议网络字节序socket编程接口`sockaddr``UDP`网络程序服务器端代码逻辑：需要用到的接口服务器端代码`udp`客户端代码逻辑`udp`客户端代码`TCP`网络程序服务器代码逻辑多个版本服务器单进程版本多进程版本多线程版本线程池版本服务器端代码客户端代码逻辑客户端代码TCP协议通讯流程TCP协议的客户端/服务器程序流程三次握手（建立连接）数据传输四次挥手（断开连接）TCP和UDP对比网络编程基础知识

  4. SPI接收数据异常问题总结 - 2

    SPI接收数据左移一位问题目录SPI接收数据左移一位问题一、问题描述二、问题分析三、探究原理四、经验总结最近在工作在学习调试SPI的过程中遇到一个问题——接收数据整体向左移了一位（1bit）。SPI数据收发是数据交换，因此接收数据时从第二个字节开始才是有效数据，也就是数据整体向右移一个字节（1byte）。请教前辈之后也没有得到解决，通过在网上查阅前人经验终于解决问题，所以写一个避坑经验总结。实际背景：MCU与一款芯片使用spi通信，MCU作为主机，芯片作为从机。这款芯片采用的是它规定的六线SPI，多了两根线：RDY和INT，这样从机就可以主动请求主机给主机发送数据了。一、问题描述根据从机芯片手

  5. 计算机毕业设计ssm+vue基本微信小程序的小学生兴趣延时班预约小程序 - 2

    项目介绍随着我国经济迅速发展,人们对手机的需求越来越大,各种手机软件也都在被广泛应用,但是对于手机进行数据信息管理,对于手机的各种软件也是备受用户的喜爱小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发被用户普遍使用,为方便用户能够可以随时进行小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的数据信息管理,特开发了小程序的设计与开发的管理系统。小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的开发利用现有的成熟技术参考,以源代码为模板,分析功能调整与小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的实际需求相结合,讨论了小学生兴趣延时班预约小程序的设计与开发的使用。开发环境开发说明：前端使用微信微信小程序开发工具：后端使用ssm：VU

  6. ruby - 如何计算 Liquid 中的变量 +1 - 2

    我对如何计算通过{%assignvar=0%}赋值的变量加一完全感到困惑。这应该是最简单的任务。到目前为止，这是我尝试过的:{%assignamount=0%}{%forvariantinproduct.variants%}{%assignamount=amount+1%}{%endfor%}Amount:{{amount}}结果总是0。也许我忽略了一些明显的东西。也许有更好的方法。我想要存档的只是获取运行的迭代次数。 最佳答案 因为{{incrementamount}}将输出您的变量值并且不会影响{%assign%}定义的变量，我

  7. ruby - 使用 Ruby，计算 n x m 数组的每一列中有多少个 true 的简单方法是什么？ - 2

    给定一个nxmbool数组:[[true,true,false],[false,true,true],[false,true,true]]有什么简单的方法可以返回“该列中有多少个true？”结果应该是[1,3,2] 最佳答案 使用转置得到一个数组，其中每个子数组代表一列，然后将每一列映射到其中的true数:arr.transpose.map{|subarr|subarr.count(true)}这是一个带有inject的版本，应该在1.8.6上运行，没有任何依赖:arr.transpose.map{|subarr|subarr.in

  8. arrays - 计算数组中的匹配元素 - 2

    给定两个大小相等的数组，如何找到不考虑位置的匹配元素的数量？例如:[0,0,5]和[0,5,5]将返回2的匹配项，因为有一个0和一个5共同；[1,0,0,3]和[0,0,1,4]将返回3的匹配项，因为0有两场，1有一场；[1,2,2,3]和[1,2,3,4]将返回3的匹配项。我尝试了很多想法，但它们都变得相当粗糙和令人费解。我猜想有一些不错的Ruby习惯用法，或者可能是一个正则表达式，可以很好地回答这个解决方案。 最佳答案 您可以使用count完成它:a.count{|e|index=b.index(e)andb.delete_at

  9. ruby - 检查网络文件是否存在，而不下载它？ - 2

    是否可以在不实际下载文件的情况下检查文件是否存在？我有这么大的(~40mb)文件，例如:http://mirrors.sohu.com/mysql/MySQL-6.0/MySQL-6.0.11-0.glibc23.src.rpm这与ruby​​不严格相关，但如果发件人可以设置内容长度就好了。RestClient.get"http://mirrors.sohu.com/mysql/MySQL-6.0/MySQL-6.0.11-0.glibc23.src.rpm",headers:{"Content-Length"=>100} 最佳答案

  10. ruby - 404 未找到，但可以从网络浏览器正常访问 - 2

    我在这方面尝试了很多URL，在我遇到这个特定的之前，它们似乎都很好:require'rubygems'require'nokogiri'require'open-uri'doc=Nokogiri::HTML(open("http://www.moxyst.com/fashion/men-clothing/underwear.html"))putsdoc这是结果:/Users/macbookair/.rvm/rubies/ruby-2.0.0-p481/lib/ruby/2.0.0/open-uri.rb:353:in`open_http':404NotFound(OpenURI::HT

随机推荐