網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(二)物理層

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計網(wǎng)系列文章:
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物理層更高的體現(xiàn)了接口隔離原則帚戳,讓數(shù)據(jù)鏈路層只需要考慮如何完成本層的協(xié)議和服務丹莲,物理層的任務是確定與 傳輸媒體的接口有關(guān)的一些特性宰缤,這一章都是一些概念性的東西察滑,并且物理層我覺得比較重要的知識點是信道復用技術(shù)岂膳,這個經(jīng)常在筆試題里出現(xiàn)的。
1.機械特性:指明接口所用連接器的規(guī)格
2.電氣特性:接口在電纜線上各條線電壓范圍
3.功能特性:指明某條線上出現(xiàn)某一電平電壓的意義
4.過程特性:指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序
物理層要把計算機內(nèi)部并行傳輸轉(zhuǎn)換成通信線路上的串行傳輸模式辨泳。
2.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型
源點(發(fā)送端)->(數(shù)字信號)發(fā)送器(調(diào)制器)->(模擬信號)公網(wǎng)(模擬信號)->接收器(解調(diào)器)->(數(shù)字信號)終點(接收端)
消息(比如語音,圖片玖院,文字)菠红,數(shù)據(jù)(消息的實體),信號(數(shù)據(jù)的電磁表現(xiàn))
根據(jù)信號代表消息的參數(shù)的取值方式不同司恳,分為模擬信號(代表消息的參數(shù)取值是連續(xù)的)途乃,數(shù)字信號(代表消息的參數(shù)取值不連續(xù))
信道:向某一方向傳送信息的媒體
分為:
單工通信(無線廣播,電視廣播扔傅,只要1個信道)耍共,半雙工通信(一方發(fā)送,一方接收猎塞,然后反過來试读,2個信道),全雙工通信(雙方可以同時發(fā)送和接收信息荠耽,2個信道钩骇,傳輸效率最高)
發(fā)送端發(fā)出的信號也是基帶信號,它包含低頻成分铝量,還有直流成分倘屹,所以必須調(diào)制,完成信道傳輸慢叨∨Τ祝可以對波形變換,稱為基帶調(diào)制拍谐,另一種是帶通調(diào)制烛缔,編碼實現(xiàn)數(shù)字信號表現(xiàn)形式不一樣馏段,把基帶信號頻率范圍調(diào)到較高頻段,轉(zhuǎn)換成模擬信號践瓷,這種信號又叫帶通信號院喜。
常用編碼方式里記住一個曼徹斯特編碼就行,具有同步能力
帶通調(diào)制方法有正交振幅調(diào)制晕翠。
在任何信道中喷舀,碼元(在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數(shù)字)傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜模瑐鬏斔俾食^這個上限崖面,就會出現(xiàn)嚴重的碼間串擾元咙,使接收端對碼元的判斷不可能。
信噪比:信號的平均功率和噪聲的平均功率之比
香農(nóng)公式:信道極限傳輸速率C=Wlog2(1+s/n)(bits/s)
W(信道帶寬)S(傳輸信號的平均功率)N(噪聲功率)
這個公式的意義是只要信息傳輸速率低于信道極限傳輸速率巫员,就有方法實現(xiàn)無差錯傳輸庶香,如果W,S/N都已經(jīng)無法提高了,那么就可以讓每一個碼元攜帶更多的比特信息简识。
2.3物理層下面的傳輸媒體
傳輸媒體在發(fā)送器和接收器之間的部分赶掖,分引導型傳輸媒體(有線)和非引導型傳輸媒體(無線)

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引導型傳輸媒體有雙絞線,同軸電纜七扰,光纜奢赂,非引導型傳輸媒體比如無線電微波通信
2.4信道復用技術(shù)
(碎碎念......這讓我想起了OkHttp3連接池復用機制)
最基本的復用就是頻分復用和時分復用
1.頻分復用

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所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源,用戶自始至終占用這個頻帶
2.時分復用

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這種機制更適合數(shù)字信號的傳輸颈走,通過一段段等長的時分復用幀膳灶,每一個用戶在每一幀有固定序號的時隙,并且周期性出現(xiàn)立由,這樣可以在不同的時間段占用同樣的頻帶寬度轧钓。

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時分復用可能造成線路資源浪費
可以通過集中器解決,各用戶有了數(shù)據(jù)就發(fā)給集中器緩存起來锐膜,放到STDM幀(和數(shù)據(jù)鏈路層的幀不一樣)中毕箍,幀滿了就發(fā)送出去,一個用戶占用的時隙不是周期性出現(xiàn)道盏,所以這也是異步時分復用而柑,每個時隙要有用戶的地址信息,
注意荷逞,當有大量的用戶使用時分復用媒咳,每一個用戶分配的時隙寬度很小,這種小的脈沖信號占用的頻譜范圍很寬种远,而使用頻分復用涩澡,總帶寬會很大。
3.波分復用
這里我介紹一下概念就好院促,波分復用WDM是將兩種或多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發(fā)送端經(jīng)復用器匯合在一起筏养,并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸?shù)募夹g(shù);在接收端常拓,經(jīng)解復用器將各種波長的光載波分離渐溶,然后由光接收機作進一步處理以恢復原信號。這種在同一根光纖中同時傳輸兩個或眾多不同波長光信號的技術(shù)弄抬,稱為波分復用茎辐。
4.碼分復用
碼分復用CDM(或CDMA)是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復用方式,主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)掂恕,包括無線和有線接入拖陆。它可以提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕瑴p少干擾對通信的影響懊亡,增大通信系統(tǒng)的容量依啰,降低手機的平均發(fā)射功率。
2.6寬帶接入技術(shù)
2.6.1ADSL
ADSL是用數(shù)字技術(shù)把模擬電話用戶線進行改造店枣,能夠承載帶寬數(shù)字業(yè)務速警。ADSL把低端頻譜給電話使用,高端頻譜給用戶上網(wǎng)使用鸯两。ADSL下行帶寬遠遠大于上行帶寬(ISP到用戶大于用戶到ISP闷旧,用戶向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的信息量一般不太大),用戶線直徑越大钧唐,傳輸范圍越大忙灼,ADSL最高傳輸速率和用戶線上的信噪比相關(guān)。
ADSL在用戶線兩段安裝DMT(調(diào)制解調(diào)器)钝侠,使用頻分復用方法把40KHz-1.1MHz劃分許多子信道该园,使用不同的載波進行數(shù)字調(diào)制。ADSL自適應調(diào)制技術(shù)使用戶線盡可能高傳輸數(shù)據(jù)机错。

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基于ADSL接入網(wǎng)由三大部分組成:數(shù)字用戶線接入復用器DSLAM爬范,用戶線和一些家中的設(shè)施

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ADSL最大的好處就是利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)的用戶線,而不需要重新部署弱匪。
目前的ADSL2改進的地方有:增大上下行數(shù)據(jù)率青瀑,擴大頻譜范圍,并采用無縫速率自適應技術(shù)萧诫,改善了線路質(zhì)量和故障定位功能斥难。
用于短距離傳輸?shù)腁DSL版本是VDSL,上下行速率達到了100Mbit/s
2.6.2光纖同軸混合網(wǎng)HFC
它是在有線電視的基礎(chǔ)上提供居民寬帶接入網(wǎng)

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現(xiàn)在的HFC有雙向傳輸功能

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要使模擬電視機收到數(shù)字電視信號帘饶,需要在電視機和同軸電纜之間加一個機頂盒哑诊,而用戶想上網(wǎng),需要在機頂盒里面加一個解調(diào)器及刻,把電腦連接在這個解調(diào)器上就可以上網(wǎng)了镀裤。不過和ADSL不同竞阐,用戶電腦連接的電話用戶線是用戶專用的,最高傳輸速率不受別的用戶影響暑劝,而HFC電纜解調(diào)器傳輸速率受到這段電纜上多少用戶傳輸速率的影響骆莹。
2.6.3FTTX技術(shù)


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物理層就講到這里,下一篇文章我們開始研究數(shù)據(jù)鏈路層担猛,敬請期待哦幕垦。

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