第二章 物理層
2.1物理層基本概念
1、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，而不是指具體的傳輸**。
2、用於物理層的協議也常稱為物理層規程 (procedure)。
3、物理層的主要任務是：確定與傳輸**的介面的一些特性：
機械特性 ：指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等。
電氣特性：指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的範圍。
功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓的意義。
過程特性 ：指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
2.2資料通訊的基礎知識
1、乙個資料通訊系統包括三大部分：源系統（或傳送端、傳送方）、傳輸系統（或傳輸網路）和目的系統（或接收端、接收方）。
2、模擬訊號—— 代表訊息的引數的取值是連續的。
3、數碼訊號—— 代表訊息的引數的取值是離散的。
4、通道分為3中方式：
單向通道（單工通道）：向某乙個方向傳送資訊的**；
雙向交替通訊（半雙工通訊）：雙方都可以傳送資訊，但不能雙方同時傳送(當然也就不能同時接收)。
雙向同時通訊（全雙工通訊）：雙方可以同時傳送和接收資訊。
5、基帶訊號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多通道並不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對基帶訊號進行調製。調製分為兩大類：基帶調製和帶通調製。
6、常用的編碼方式：
不歸零制：正電平代表 1，負電平代表 0。
歸零制：正脈衝代表 1，負脈衝代表 0。
曼徹斯特編碼：位週期中心的向上跳變代表 0，位週期中心的向下跳變代表 1。但也可反過來定義。
差分曼徹斯特編碼：在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表 0，而位開始邊界沒有跳變代表 1。
7、不歸零制不能從訊號波形本身中提取訊號時鐘頻率（這叫做沒有自同步能力），而曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼具有自同步能力。
8、最基本的二元制調製方法有：調幅、調頻、調相。
9、通道的極限容量：限制碼元在通道上的傳輸速率的因素有以下兩個：
（1）通道能夠通過的頻率範圍；（2）訊雜比
10、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) = 10 log10(s/n ) (db)
11、夏農公式表明：通道的頻寬或通道中的訊雜比越大，則資訊的極限傳輸速率就越高。 夏農公式：c = w log2(1+s/n) (bit/s) w為頻寬，
2.3物理層下面的傳輸**
1、傳輸**就是資料傳輸系統中在傳送器和接收器之間的物理通路。
2、雙絞線：最常用的傳輸**。模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線，其通訊距離一般為幾到十幾公里。
3、同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用於傳輸較高速率的資料。同軸電纜的頻寬取決於電纜的質量。
4、光纖工作原理：傳播時只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大於某個臨界角度，就可產生全反射。
2.4通道復用技術
1、復用是通訊技術中的基本概念。它允許使用者使用乙個共享通道進行通訊，降低成本，提高利用率。
2、頻分復用fdm：頻分復用的所有使用者在同樣的時間占用不同的頻寬資源（請注意，這裡的「頻寬」是頻率頻寬而不是資料的傳送速率）。
3、時分復用tdm：將時間劃分成一段段等長的時分復用幀。固定的分配時隙；所有使用者在不同的時間占用同樣的頻寬資源。時分復用可能會造成線路資源的浪費。
4、統計時分復用stdm：和時分復用不同，不是固定分配時隙，而是動態的分配時隙，所以可以提高線路的利用率。
5、波分復用wdm：波分復用就是光的頻分復用。使用一根光纖來同時傳輸多個光載波訊號。
6、碼分復用cdm：各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會造成干擾。
7、碼片序列：每乙個位元時間劃分為 m 個短的間隔，稱為碼片 (chip)。
每個站被指派乙個唯一的 m bit 碼片序列。
（1）如傳送位元 1，則傳送自己的 m bit 碼片序列。
（2）如傳送位元 0，則傳送該碼片序列的二進位制反碼。
例如，s 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。傳送位元 1 時，就傳送序列 00011011；傳送位元 0 時，就傳送序列 11100100。
8、cdma的重要特點：每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，並且還必須互相正交。
9、碼片序列正交關係：令向量s表示站s的碼片向量，令t表示其他任何站的碼片向量。兩個不同站的碼片序列正交，就是向量s和t 的規格化內積等於 0：
10、任何乙個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是 1 。
11、乙個碼片向量和該碼片反碼的向量的規格化內積值是 –1
2.5數字傳輸系統
1、與模擬通訊相比，數字通訊無論是在傳輸質量上還是經濟上都有明顯的優勢。目前，長途幹線大都採用時分復用 pcm 的數字傳輸方式。
2、我國採用的是歐洲的 e1 標準。e1 的速率是 2.048 mbit/s，而 t1 的速率是 1.544 mbit/s。
3、舊的數字傳輸系統存在兩個主要的缺點：（1）速率標準不統一（2）不是同步傳輸。
4、再過去很長時間內，各國的數字網採用準同步方式。
5、itu-t以美國標準sonet為基礎，制定出了標準同步數字系列sdh，基本速率為155,52mb/s,稱為第一級同步傳遞模組。
6、sdh/sonet定義了標準的光訊號，規定了波長為1310nm和1550nm的雷射源。
7、sdh在物理層上定義了一種塊狀幀的幀結構，基本訊號是stm-1。
8、sdh採用了自癒混合環狀網結構，提高了通訊網的靈活性和可靠性。
2.6寬頻接入技術
1、使用者要連線到網際網路，必須先連線到某個isp。
2、從寬頻接入的**來看可以劃分為兩大類：有線寬頻接入、無線寬頻接入
3、光纖收發器將光訊號和乙太網電訊號進行相互轉換；有兩種：一種單模，一種雙模；
4、中繼器只是一種訊號放大整形裝置，不能連線不同型別的區域網。
5、寬頻下行速率要達到25mbit/s;上行速率要達到3mbit/s.
6、非對稱數字使用者線adsl技術就是把0-4khz低端頻譜留給傳統**使用，而把原來設有被利用的高階頻譜留給使用者上網使用。
7、radsl速率自適應dsl，是adsl的乙個子集，可以自動調節線路速率。
8、adsl 的傳輸距離取決於資料率和使用者線的線徑（使用者線越細，訊號傳輸時的衰減就越大）。
9、adsl 所能得到的最高資料傳輸速率與實際的使用者線上的訊雜比密切相關
10、我國目前採用的方案是離散多音調 dmt調製技術。「多音調」就是「多載波」或「多子通道」的意思。
11、由於使用者線的具體條件往往相差很大（距離、線徑、受到相鄰使用者線的干擾程度等都不同），因此 adsl 採用自適應調製技術使使用者線能夠傳送盡可能高的資料率。
12、adsl 不能保證固定的資料率。
13、第二代adsl，通過提高調製效率得到了更高的資料率。採用了無縫速率自適應技術 sra (seamless rate adaptation)，可在運營中不中斷通訊和不產生誤碼的情況下，自適應地調整資料率。
14、光纖同軸混合網（hfc網），居民頻寬接入網，對catv網進行了改造。
15、hfc網具有雙向傳輸功能，擴充套件了傳輸頻帶。
16、一種對現有的模擬**使用者線進行改造，提出的寬頻接入技術是adsl。
17、fttx技術的x有哪些？包括光纖到戶、光纖到大樓、光纖到路邊。
第二章習題：
1、將物理通道的總頻帶寬分割成若干個子通道，每個子通道傳輸一路訊號，這種通道復用技術是頻分復用。
2、各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型，在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通訊，這種通道復用技術是碼分復用。
3、測得乙個乙太網資料的波特率是40mbaud，那麼其資料率是20mbit／s
解析：乙太網採用了曼徹斯特編碼.每傳送一位就需要兩個訊號週期.那麼波特率就是資料率的兩倍.得資料率為40mbit／s÷2=20mbit／s。
4、若某通訊鏈路的資料傳輸速率為2400bit／s，採用4相位調製，則該鏈路的波特率是（ 1200）波特
解析：有4種相位.那麼乙個碼元攜帶log2^4=2bit資訊.
得波特率=位元率／2=1200波特
5、在網路中，把語音與計算機產生的數字、文字、圖形與影象同時傳輸，必須先把語音頻號數位化。可以把語音頻號數位化的技術是脈衝編碼調製 pcm。
6、在無雜訊情況下，若某通訊鏈路的頻寬為3khz,採用4個相位，每個相位具有4種振幅的qam調製技術，則該通訊鏈路的最大資料傳輸速率是24kbit/s
解析：每個訊號可以有4×4=16種變化.傳輸log2^16=4bit的資訊。根據奈奎斯特定理.資訊的最大傳輸速率為2×3k×4=24kbit／s
7、用pcm對語音進行數字量化，如果將聲音分為128個量化級，取樣頻率為8000次/秒,那麼一路話音需要的資料傳輸率為
解析：log2^128=7bit的資訊， 80007=56kbit/s
8、當資料由端系統a傳送至端系統b時，不參與資料封裝工作的是物理層。
9、有關曼徹斯特編碼的敘述正確的是將時鐘與資料取值都包含在訊號中。
10、乙個通道每1/8秒取樣一次，傳輸訊號共有16種變化狀態，最大資料傳輸速率是32bit/s
解析：f=1/t =8bit/s log2^16=4bit的資訊 48=32bit/s
計算機網路 第二章（1） 4 8
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計算機網路第二章習題
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