計算機網路原理之物理層(一)

2021-07-29 00:17:43 字數 2759 閱讀 3498

物理層考慮的是怎樣才能在連線各種計算機的傳輸**上傳輸資料位元流,而不是具體的傳輸**。

可以將物理層的主要任務描述為確定與傳輸**的介面有關的一些特性:

機械特性   指明介面所用的接線器的形狀和尺寸,引線數目和排列,固定和鎖定裝置,等等。平時常見的各種規格的接外掛程式都有嚴格的標準化的規定。

電氣特性   指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的範圍(-5v到+5v)

功能特性   指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。(規定-5v表示0,+5表示1)

過程特性    指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序

資料:資訊在傳輸之前需要進行編碼,編碼後的訊息就變成了資料

訊號:資料在通訊線路上傳遞需要變成電訊號或光訊號

模擬訊號——代表訊息的引數的取值是連續的

數碼訊號——代表訊息的引數的取值是離散的

碼元:在使用時間域的波形表示數碼訊號時,則代表不同離散數值的基本波形就稱為碼元

從以上可以看出乙個碼元如果承載1個二進位制位,就有2種波形,承載2個二進位制位,就有4種波形,承載3個二進位制位,就有8種波形。

數碼訊號和模擬訊號的優缺點:

模擬訊號在傳輸過程中如果出現訊號干擾發生,波形發生變形,很難糾正

數碼訊號波形失真可以進行修復

模擬訊號轉化為數碼訊號:

通道:通道(channel)是資訊傳輸的通道,即資訊進行傳輸時所經過的一條通路,通道的一端是傳送端,另一端是接收端。一條傳輸介質上可以有多條通道(多路復    用)。

單向通訊:訊號只能從乙方傳輸,任何時候都不能改變訊號的傳送方向。無線電廣播或有線電視廣播就是單工通訊,訊號只能是廣播電台傳送,收音機接收。

雙向交替通訊:

訊號可以雙向傳送,但是必須是交替進行,乙個時間只能向乙個方向傳。有些對講機就是用半雙工通訊,a端說話b端接聽,b端說話a端接聽,

不能同時說和聽。

雙向同時通訊:即訊號可以同時雙向傳送。比如我們手機打**,聽和說可以同時進行。

來自信源的訊號通常稱為基帶訊號(即基本頻帶訊號)。

調製可以分為兩大類。

(1)一類僅僅對基帶訊號的波形進行變換,使它能夠與通道特性相適應。變化後的訊號仍然是基帶訊號,這類調製稱為基帶調製。由於這種基帶調製是把數字

訊號轉換成另一種形式的數碼訊號,因此大家更願意把這種過程稱為編碼(coding)

(2)另一類則需要使用載波(carrier)進行調製,把基帶訊號的頻率範圍搬移到較高的頻段以便在通道中傳輸,經重載波調製後的訊號稱為帶通訊號(即僅在

一段頻率範圍內能夠通過通道),而使用載波的調製稱為帶通調製。

說明:不歸0制編碼方式可能導致在傳輸過程中碼元紊亂,沒有時鐘頻率;歸0制編碼方式帶有時鐘頻率,可是會影響傳送速率,消耗了傳輸時間;

曼徹斯特編碼方式表示位週期中心的向上跳變代表0,位週期中心向下跳變的代表1;差分曼徹斯特編碼方式表示有跳變的表示0,無跳變的

表示1,在這個過程中,編碼本身有乙個內部跳變。

(1)奈氏準則--碼元的極限傳輸速率

有失真但是可以進行識別

失真大無法進行識別

在任何通道中,碼元傳輸的速率是有上限的,否則就會出現碼間串擾的問題,使接收端對碼元的判決(即識別)成為不可能。

如果通道的頻帶越寬,也就是能夠通過的訊號高頻分量越多,那麼就可以使用更高速率傳遞碼元而不出現碼間串擾。

理想低通訊道的最高碼元傳輸速率

=2wbaud

w是理想低通訊道的頻寬,單位為hz。

baud是波特,是碼元傳輸速率的單位。

使用奈氏準則給出的公式,可以根據通道的頻寬,計算出碼元的最高傳輸速率。

(2)夏農公式--通道的極限資訊傳輸速率

通道的極限資訊傳輸速率由電壓、雜訊、功率和碼元的傳輸速率影響,碼元的傳輸速率由w來影響

夏農公式(適用於模擬訊號和數碼訊號)

有雜訊的通道的極限資訊傳輸速率c:c=w log2(1+s/n)  (b/s)

式中,w為通道的頻寬(以hz為單位);s為通道內所傳訊號的平均功率;n為通道內部的高斯雜訊功率

訊雜比所謂訊雜比就是訊號的平均功率和雜訊的平均功率之比,常記為s/n,並用分貝(db)作為度量單位。即:

訊雜比(db)=10log10(s/n)(db)

例如,當s/n=10時,訊雜比為10db,而當s/n=1000時,訊雜比為30db。

計算機網路之物理層

基本概念 物理層考慮怎樣在連線的各種計算機的傳輸 上傳輸機械位元流,而不是指具體的傳輸 主要是通訊原理的技術 通道的基本概念 1 資訊互動方式 單向通訊 只有一方發資訊,如 廣播,電視。雙向交替通訊 半雙工通訊 都可以發資訊,但同一時間只有一方可以傳送。雙向全雙工通訊 雙方可以同時通訊 2 通道復用...

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