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物理层

物理层是为了解决传输比特的问题。

四个任务

机械特性:指明所有接线器的尺寸、形状、排列、引脚数目、安装位置。

电器特性:指明接口电缆的各条线上出现的电压范围。

功能特性:指明某条线上出现某一电平的表示意义。

过程特性:指明对于不同功能的各种事件的出现顺序。

传输

传输媒体分类:引导型(电缆、光纤等)和非引导型(无线电波、红外线等)

传输方式

串行:数据是一个比特一个比特的依次发送,只需要一条传输线路。

并行:一次发送多个比特。需要多条传输线路。

同步:数据块是以比特流的形式传输。一个字节一个字节的发送

异步:以字节为单位的发送,字节间存在不固定的间隔,每个字节带有起始位和结束位。

通信方式

单工通信:通信双方只有一个发送方向。

半双工通信:通信双方可以相互发送数据,但发送数据不可同时进行。

全双工通信:通信双方可以相互发送数据,可以同时收发双方数据。

基本概念与定理

码元:设定好的基本波形,可以表示比特信息。

编码:将数据转换为数字信号。

调制:将数据转换成模拟信号。

信号失真: 在传输过程中受到影响,导致信号的波形失去了码元间的清晰界限(码间串扰)。

奈氏准则

1、理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud 2、理想带通信道的最高码元传输速率 = W Baud

W:信号带通(Hz) Baud;波特,即码元/秒。

该准则是在理想条件下推导,没有考虑传输距离噪声干扰等

做题时:没特定指明信道则为低通信道,指明信道频率上下限,属于带通信道。

香农公式

考虑噪声干扰的情况。

c=W×log2(1+SN)

c:信道的极限信息速率(b/s) w:信道贷款(Hz) s:信道内传输信号的平均功率 n:信道内的高斯噪声功率 S/N:信噪比,$ dB= 10 log_{10} (\frac{S}{N})$

集线器

集线器是运作于物理层,视为多端口的中继器。

网络带宽是平均分配到每个端口。

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