網際網路計算 chapter2 物理層

2021-10-18 23:09:00 字數 1893 閱讀 3869

機械特性:介面所用接線器的形狀和尺寸,引腳數目和排列……

電氣特性:指明介面電纜各條線上出現的電壓範圍

功能特性:指明在電纜各條線上出現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

資料在計算機內部多採用並行傳輸(n條線同時傳輸n位資料)的方式,但是在通訊線路上多採用序列傳輸(一條線逐位傳輸資料)。

資料通訊系統可以劃分為三大部分:源系統(傳送端),傳輸系統,目的系統(接收端)。

源系統:

源點(source):產生需要傳輸的資料

傳送器:源點生成的數字bit流要通過傳送器編碼才能進行傳輸,典型的傳送器就是調製器。

目的系統:

接收器:接收傳輸來的訊號,並還原出源點產生的bit流。典型的接收器是解調器。

重點(destination):從接收器獲得bit流。然後把資訊輸出。

在源系統和目的系統之間的傳輸系統可以是簡單的傳輸線,也可以是複雜的網路系統。

通訊的目的是傳輸訊息,資料是運送訊息的實體。訊號是資料的電氣或電磁表現。

訊號分為兩大類:

模擬訊號:連續的訊號,引數的取值是連續的。

數碼訊號:離散訊號,訊息的引數的取值是離散的。在使用時間域的波形代表數碼訊號時,代表不同離散數值的基本波形就叫做碼元。二進位制編碼中的碼元只有兩種,0和1。

通訊的基本方式:

單向通訊:只能有乙個方向的通訊,只需一條通道。比如廣播電視

雙向交替通訊:雙方可以互相傳送資訊,但是不能同時傳送資訊。

雙向同時通訊:通訊雙方可以同時傳送和接收訊息

來自信源的訊號:基帶訊號。未經過調製的訊號,當中含有低頻分量或者直流分量無法被通道傳輸,需要調製。

調製方法:基帶調製,帶通調製。

基帶調製:僅僅對訊號的波形進行變換,變換後仍然為基帶訊號。基帶訊號一定是數碼訊號。這種調製方法是把一種數碼訊號轉化為另一種數碼訊號,也叫做編碼(coding)

帶通調製:運用載波(carrier)進行調製,把基帶訊號的頻率調至較高頻段,並轉換為模擬訊號。經過帶通調製之後的訊號稱為帶通訊號。帶通訊號一定是模擬訊號。

常用編碼方式:

歸零制:正脈衝代表1,負脈衝代表0

不歸零制:正電平(電壓)代表1,負電平代表0

曼徹斯特編碼:每個位週期中心都會變化,向上跳代表變為0,向下跳代表變為1(也可以反過來定義)

差分曼徹斯特編碼:在每個位週期中心都有跳變。位開始邊界有跳變代表0,沒有跳變代表1

曼徹斯特編碼具有自同步能力,而不歸零制編碼沒有自同步能力(無法提取出訊號的時鐘頻率)

基本的帶通調製方法

調幅(am):載波的振幅隨著基帶數碼訊號而變化

調頻(fm):載波的頻率隨著基帶數碼訊號的變化而變化

調相(pm):載波的相位隨著基帶數碼訊號的變化而變化

數碼訊號容易失真 。當失真嚴重到一定程度,接收方就無法把接收到的訊號恢復為原資料(無法辨別碼元是1還是0)。失真的因素:碼元傳輸速率越高,距離越遠,雜訊干擾越大,失真越嚴重。

限制碼元在通道上傳輸速率:

通道能通過的頻率範圍:

奈氏準則:在任何通道中,碼元的傳輸速率是有上限的,傳輸速率超過此上限,就會出現嚴重的碼間串擾問題,使接收端對碼元的識別成為不可能。

通道的頻帶越寬,能夠通過的訊號高頻分量就越多,就可以用更高的速率傳輸碼元而不出現碼間串擾。

訊雜比雜訊是隨機產生的,雜訊對於訊號的影響取決於訊號的雜訊功率的相對大小,因此出現了訊雜比。

訊雜比:s/n,單位db。訊雜比=10 log10(s/n) (db)

夏農公式:通道的極限資訊傳輸速率c=w log2(1+s/n) (bits/s)。w是通道的頻寬(hz),s是訊號的平均功率,n是雜訊的平均功率。夏農公式表明,通道的頻寬或者訊雜比越大,資訊的極限傳輸速率就越高。

未完待續……

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