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1.基本概念 1.1 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流#xff0c;而不是指具体的传输媒体。 1.2 物理层主要任务#xff1a;确定与传输媒体接口有关的一些特性#xff0c;即定义标准。
机械特性#xff1a;定义物理连接的特性#xff0c…一.物理层
1.基本概念 1.1 物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流而不是指具体的传输媒体。 1.2 物理层主要任务确定与传输媒体接口有关的一些特性即定义标准。
机械特性定义物理连接的特性规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况。电气特性规定传输二进制时线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。功能特性指明某条线上出现的某一电平表示何种意义接口部件的信号线的用途。规程特性(过程特性)定义各个物理线路的工作规程和时序关系。
二.数据通信基础知识
2.1 典型的数据通信模型 2.2 相关术语
数据传输信息的实体通常是有意义的符号序列。信号:数据的电气/电磁的表现是数据在传输过程中的存在形式。 数字信号代表信息的参数取值是离散的。 模拟信号代表消息的参数取值是连续的。信源产生和发送数据的源头信宿接收数据的终点信道信号的媒介。
2.3 三种通信方式
单工通信只有一个方向的通信而没有反方向的交互仅需要一条信道。半双工通信通信的双方都可以发送或接收信息但任何一方都不能同时发送和接收需要两条信道。全双工通信通信双方可以同时发送和接收信息也需要两条信道。
2.4 两种数据传输方式
串行传输速度慢费用低适合远距离。并行传输速度快费用高适合近距离。
三.码元
3.1 码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表不同离散数值的基本波形是数字通信中数字信号的计量单元这个时长内的信号称为K进制码元而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个 时(M大于2)此时码元为M进制码元。
3.2 1码元可以携带多个比特的信息量。
3.3 K进制码元 具有K个不同的离散状态将这K个状态使用二进制来编码而每个状态(可能有多位二进制位)对应不同高度的波形,可以知道K进制码元的整体模拟信号。
四.速率、波特、带宽
4.1 速率也叫数据率是指数据的传输速率表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。
4.2 码元传输速率也称码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也称为脉冲个数或信号变化的次数)单位是波特(Baud).1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。这里的码元可以是多进制的也可以是二进制但码元速率与进制数无关。
1 Baud1码元/s
4.3 信息传输速率别名信息速率、比特率等表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(比特数),单位是比特/秒(b/s)。
4.4 若一个码元携带n bit的信息量则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为MxN bit/s.
4.5 带宽表示在单位时间内从网络中某一点到另一点所能通过的“最高数据率”常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力。单位b/s。
五.编码与调制
5.1 基带信号
来自信源的信号将数字信号1、0直接用两种不同的电压表示再送到数字信道上去传输(基带传输)。基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号。
5.2 宽带信号
将基带信号进行调制后形成的频分复用的模拟信号再传送到模拟信道上去传输(宽带信号)把基带信号经过载波调制后把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一定频率范围内能够通过信道)。
5.3 在传输距离较近时计算机网络采用基带传输方式近距离衰减小信号内容不易发生变化。在传输距离较远时计算机网络采用宽带传输方式远距离衰减大即使信号变化大也能最后过滤出基带信号。
5.4 编码与调制 1.非归零编码(NRZ)
高1低0编码简单但没有检错功能无法判断一个码元的开始和结束以至于收发双方难以保持同步。难于保持同步对于全0、全1数据接收方无法判断每个时钟周期有多少个0或1接收方不知道时钟周期值因此无法计算出0或1的个数。
2.归零编码(RZ)
信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码方式。全0难于保持同步
3.反向不归零编码(NRZI)
信号电平翻转表示0信号电平不变表示1。全1无法保持同步
4.曼彻斯特编码
将一个码元分成两个相等的间隔前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1码元0则正好相反(或前低后高为0,1则相反)。特点每一个码元的中间出现电平跳变位于中间的跳变即做为时钟信号(可用于同步)又作为数据信号但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。前高后低位1前低后高0每个码元都被调成两个电平所以数据传输速率只有调制速率(脉冲个数或信号变化的次数)一半。
5.差分曼彻斯特编码
同1异0常用于局域网传输其规则是若码元为1则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同若为0则相反。该编码特点在每一个码元的中间都有一次电平的跳转可以实现自同步且抗干扰性强与曼彻斯特编码。
6.4B/5B编码
在比特流中插入额外的比特来打破一连串的0或1就是有**5比特(32种)来编码4比特(16 种)**的数据之后再传给接收方因此称为4B/5B。编码效率为80%。只采用16种对应16种不同编码的4位吗其他16种作为控制码(帧的开始和结束线路的状态信息等)或保留。
六.数字数据—模拟信号
数字数据调制为模拟信号
数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号而在接收端将模拟信号还原为数字信号分别对应于调制解调器的调制和解调过程。 6.1 几种调制技术
模拟数据编码为数字信号
计算机内部处理的二进制数据处理的都是数字音频所需要将模拟音频通过采样、量化转化为有限个数字表示的离散序列(数字化)。 对音频信号进行编码的脉码调制(PCM),PCM编码能够达到最高保真水平。包括三步抽样、量化、编码。
抽样对模拟信号周期性扫描把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。 为使所得的离散信号能无失真的代表被抽样模拟数据要使用采用定理进行采用f采样频率2f信号最高频率量化把抽样取得的电平幅值按照一定的分级标度转化为对应的数字值取整编码把量化的结果转化为与之对应的二进制编码。
模拟数据调制为模拟信号
为了实现传输的有效性可能需要较高的频率。这种调制方式还可以使用频分复用充分利用宽带资源。在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟数据的方式模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的。
