chapter 2
物理層
ö 物理層的主要任務就是確定與傳輸**的介面有關的一些特性，如機械特性、電氣特性、功能特性和過程特性。
ö 乙個資料通訊系統可劃分為三大部分，即源系統、傳輸系統和目的系統。
源系統包括源點（或源站、信源)和傳送器，目的系統包括接收器和終點(或目的站，或信宿)。
ö 通訊的目的是傳送訊息
，訊號則是資料的電氣或電磁的表現。
ö 根據訊號中代表訊息的引數的取值方式不同，訊號可分為模擬訊號(或連續訊號)和數碼訊號(或離散訊號)。代表數碼訊號不同離散數值的基本波形稱為碼元。
ö 根據雙方資訊互動的方式，通訊可以劃分為單向通訊(或單工通訊)、雙向交替通訊(或半雙工通訊)和雙向同時通訊(或全雙工通訊)。
ö 來自信源的訊號叫做基帶訊號。訊號要在通道上傳輸就要經過調製。
調製有基帶調製和帶通調製之分。最基本的帶通調製方法有調幅、調頻和調相。還有更複雜的調製方法，如正交振幅調製。
ö 要提高資料在通道上的傳輸速率，可以使用更好的傳輸**，或使用先進的調製技術。但資料傳輸速率不可能被任意地提高。
ö 傳輸**可分為兩大類，即導引型傳輸**(雙絞線、同軸電纜或光纖)和非導引型傳輸**(無線或紅外或大氣雷射)。
ö 常用的通道復用技術有頻分復用、時分復用、統計時分復用、碼分復用和波分復用(光的頻分復用)。
ö 最初在數字傳輸系統中使用的傳輸標準是脈衝編碼調製pcm，
現在高速的數字傳輸系統使用同步光纖網sone (美國標準)或同步數字系列sdh(國際標準)。
ö使用者到網際網路的寬頻接入方法有非對稱數字使用者線adsl (用數字技術對現有的模擬**使用者線進行改造)、光纖同軸混合網hfc (在有線電視網的基礎上開發的)和fttx (即光纖到…)。
ö 為了有效地利用光纖資源，在光纖幹線和使用者之間廣泛使用無源光網路pon，無源光網路無須配備電源，其長期運營成本和管理成本都很低。
最流行的無源光網路是乙太網無源光網路epon和專位元無源光網路gpon。
2.1
基本概念
①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。
物理層的介面有哪幾個方面的特性？各自包含些什麼內容？
答：（1）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。
（2）電氣特性：指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的範圍。
（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何意。
（4）過程特性：說明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。
②完成傳輸方式的轉換。（計算機內部多採用並行傳輸，但資料在通訊線路上一般是序列傳輸）
2.2.1 資料通訊系統模型
源系統傳輸系統
目的系統
資料：是運送資訊的實體。
訊號：是資料的電氣的或電磁的表現。
模擬資料：運送資訊的模擬訊號。
模擬訊號：連續變化的訊號。
數碼訊號：離散變化的訊號。
2.2.2 通道
①單向通訊（廣播/電視）
②半雙工通訊
③全雙工通訊
基帶訊號：（即基本頻帶訊號）
——來自信源的訊號。像計算機輸出的代表各種文字或影象檔案的資料訊號都屬於基帶訊號。
基帶訊號往往有很多低頻成分，而低頻在很多通道不能通過，所以需要調製
調製可分為：
①基帶調製（編碼）→波形的轉換，即仍為低頻
②帶通調製（使用載波）→將頻率調高。
常用的編碼方式：
常用的帶通調製方法：調幅、調頻、調相
試解釋以下名詞：碼元，單工通訊，半雙工通訊，全雙工通訊，帶通訊號
碼元(code)：在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數碼訊號時，代表不同離散數值的基本波形。
單工通訊：即只有乙個方向的通訊而沒有反方向的互動。
半雙工通訊：即通訊和雙方都可以傳送資訊，但不能雙方同時傳送（當然也不能同時接收）這種通訊方式是一方傳送另一方接收，過一段時間再反過來。
全雙工通訊：即通訊的雙方可以同時傳送和接收資訊。
帶通訊號——把基帶訊號經重載波調製後，把訊號的頻率範圍搬移到較高的頻段以便在通道中傳輸（即僅在一段頻率範圍內能夠通過通道）。
2.2.3 通道的極限容量
限制碼元在通道上的傳輸速率的因素：
奈式準則：在假定的條件下，為了避免碼間串擾，碼元的傳輸速率的上限值。
b=2w （w是頻寬，單位為hz；b的單位是baud波特率）
訊雜比（db）=10log10（s/n）
夏農公式指出，通道的極限資訊傳輸速率c為：
c=wlog2(1+s/n)
s是訊號的平均功率，
n是雜訊的平均功率
通道的頻寬或通道的訊雜比越大，資訊的極限傳輸速率就越大。
2.3 物理層下面的傳輸**→在傳送器和接收器之間的物理通路
2.3.1 導引型傳輸**：雙絞線、同軸電纜、光纜
2.3.2 非導引型傳輸**：無線電波（短波通訊/微波/衛星通訊）
常用的傳輸**有哪幾種？各有何特點？
答：一、雙絞線：
遮蔽雙絞線 stp (shielded twisted pair)
無遮蔽雙絞線 utp (unshielded twisted pair)
特點：容易受到外部高頻電磁波的干擾，誤位元速率高，但因為其**便宜，且安裝方便，既適於點到點連線，又可用於多點連線，故仍被廣泛應用。
二、同軸電纜：
50 w 同軸電纜
75 w 同軸電纜
特點：高頻寬（高達300～400hz）、低誤位元速率、效能**比高，所以用在lan中
三、光纜：
特點：直徑小、重量輕；傳輸頻帶寬、通訊容量大；抗雷電和電磁干擾效能好，無串音干擾，保密性好，誤位元速率低。但光電介面的**較昂貴。光纖被廣泛用於電信系統鋪設主幹線。
四、無線傳輸：短波通訊/微波/衛星通訊。
特點：頻率高，頻帶範圍寬，通訊通道的容量大；訊號所受工業干擾較小，傳輸質量高，通訊比較穩定；不受地理環境的影響，建設投資少
2.4 通道復用技術
2.4.1 頻分復用（fdm）、時分復用（tdm）、統計時分復用（stdm）
2.4.2 波分復用（wdm）
2.4.3 碼分復用（cdm）
計算題（1/mσsiti=1,-1,0）±1說明傳送了，1說明傳送了1，-1說明傳送了0。）
2.6 寬頻接入技術
2.6.1adsl技術
特點：上、下行頻寬不對稱
上行：從使用者→isp，下行：isp→使用者
2.6.2 光纖同軸混合網（hfc網）
2.6.3 fttx技術（光纖到…）
x=h、c、z、b、f、o、d
戶home
路邊curb
小區zone
大樓building
樓層floor
辦公室office
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