[TOC]
1. 物理層
物理層的功能：在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳輸。
2. 數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)
2.1 傅里葉分析
傅立葉級數(shù)：任何正常周期為T的函數(shù)g(t)七兜，都可由（無限個）正弦和余弦函數(shù)合成
- f=1/T是基頻鸽嫂，an和bn稱為n次諧波的正弦振幅和余弦振幅。
- 諧波數(shù)越高，傳輸質(zhì)量越好
- 帶寬（電氣工程）：傳輸過程中振幅不會明顯衰減的頻率范圍（Hz）
2.2 信道的最大數(shù)據(jù)速率
2.2.1 尼奎斯特定理（理想無噪聲信道）
在無噪聲信道中锅知，帶寬為 B Hz妇拯，信號電平為V級
則
2.2.2 香濃定理
在噪聲信道中幻馁，帶寬為B Hz洗鸵，信噪比為S/N，則
- 噪聲與分貝值轉(zhuǎn)換
- 這是一個理論上限
3 有線傳輸介質(zhì)
傳輸介質(zhì)：
- 磁介質(zhì)仗嗦，如磁帶
- 雙絞線
-- 非屏蔽雙絞線
-- 屏蔽雙絞線 - 同軸電纜
- 電力線
- 光纖
3.1 雙絞線
由兩根具有絕緣層的銅導線按一定密度膘滨，逆時針方向絞合而成
絞距（扭距）：一般地，絞距越緊（邢」铡）火邓，對不同電流產(chǎn)生干擾波的抵消效果越好，傳輸性能越好
3.1.1 非屏蔽雙絞線（UTP）（前6類）：
優(yōu)點：成本低德撬、尺寸小铲咨、易于安裝
缺點：易受干擾、 傳輸距離性能受到絞距影響
3.1.2 屏蔽雙絞線：
每對雙絞線外加一個屏蔽層蜓洪，整個線纜外再加一個屏蔽層
3.2 同軸電纜：
由中心導體纤勒、絕緣材料層、網(wǎng)狀導體蝠咆、外部絕緣料4層組成
比UTP更好地屏蔽特性和更大的帶寬
基帶同軸電纜：50Ω踊东，用于數(shù)字傳輸（屏蔽層為銅）；
寬帶同軸電纜：75Ω刚操，用于模擬傳輸和有線電視傳輸（屏蔽層為鋁）
3.3 光纖
由極細的玻璃纖維構(gòu)成闸翅，把光封閉在其中并沿軸向進行傳播；
優(yōu)點：重量輕菊霜、損耗低坚冀、不受電磁輻射干擾、傳輸頻帶寬鉴逞、通信容量大
缺點：昂貴记某、易斷裂
P78單模：以單一模式傳輸，激光產(chǎn)生的單束光构捡，纖心細液南、高帶寬、長距離勾徽，運行波長為850nm或1300nm滑凉；
P78多模：以多個模式同時傳輸，LED產(chǎn)生的多束光喘帚，纖心粗畅姊、低帶寬、短距離吹由，運行波長為1310nm或1550nm 若未。
4. 數(shù)字調(diào)制與多路復用技術(shù)
4.1 數(shù)字調(diào)制（調(diào)制機制使用信號來傳輸比特）
- 基帶傳輸：直接將數(shù)據(jù)比特轉(zhuǎn)化為信號
- 通帶傳輸：通過調(diào)節(jié)信號的振幅、相位或頻率來傳輸比特
4.1.1 基帶傳輸：
（比特流倾鲫、不歸零粗合、不歸零逆轉(zhuǎn)萍嬉、曼切斯特、二級編碼）
Line codes （線路編碼）發(fā)送 symbols（樣本舌劳、符號）帚湘，一個樣本可傳送1個或多個比特
4.1.1.1 NRZ：（針對帶寬效率）
- 單純信號遵循數(shù)據(jù)，有利于提高帶寬效率
利用有限帶寬的一種有效策略是使用兩個以上的信號級別甚淡。
例如：采用4個電壓級別大诸，用單個符號一次攜帶2個bit。（此時所需帶寬為原來一半）
- 關(guān)系轉(zhuǎn)換公式：
C（比特率）
B（波特率）:每秒鐘信號變化的次數(shù)
n：調(diào)制電平數(shù)或線路的狀態(tài)數(shù)贯卦，為2的整數(shù)倍（有例外）
4.1.1.2 Manchester：時鐘信號與bit進行XOR（針對時鐘回復）
在NRZ中资柔，若有一長串1或0，接收器難以分辨各個bit撵割。為了解決時鐘恢復問題贿堰，產(chǎn)生這種編碼方案
缺點：需要兩倍于NRZ的帶寬
NRZI：1定義為信號有跳變
曼徹斯特編碼的簡化
二級編碼：用+1V 與-1V表示1（針對平衡信號）
在短時間內(nèi)正負電壓信號一樣多稱為平衡信號。（與電氣特性有關(guān)）
通帶傳輸（通過調(diào)節(jié)信號的振幅啡彬、相位或頻率來傳輸比特）
如圖：
ASK（幅移鍵控）：通過振幅代表01
FSK（頻移鍵控）：通過頻率代表01
PSK（相移鍵控）：通過不同相位代表01
信號星座（把上述調(diào)制模式綜合起來使用羹与，以便使每個符號傳輸更多的比特）
4.2 多路復用技術(shù)（讓多用戶共享同一根信道）
4.2.1 頻分復用（FDM）
為了混合多個信道，信道之間必須要有保護帶（單位Hz）頻帶隔離相鄰信道庶灿。
4.2.2 時分復用（TDM）
用戶以循環(huán)方式輪流工作纵搁，每個用戶周期性地獲得整個帶寬非常短的一個時間。
4.2.3 波分多路復用（WDM）
本質(zhì)跟 FDM一樣,在光纖上復用信號
4.2.4 碼分復用（CDM）
- 每個用戶擁有一個唯一碼片序列往踢，
- 碼片是正交的腾誉，能夠同時傳輸。
-
廣泛用于3G網(wǎng)通信
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CDM方法能夠容忍干擾峻呕，而且允許來自不同用戶的多個信號共享相同的頻帶利职。由于CDM技術(shù)常用與第二個目的(共享相同的頻帶)，所以它稱為碼分多址(CDMA)
5 物理層設(shè)備
被動部件/設(shè)備：接線板/插頭/插座/電纜
主動部件/設(shè)備：轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器/集線器
掌握沖突
兩個節(jié)點發(fā)出的幀在物理介質(zhì)上相遇
沖突域：數(shù)據(jù)包產(chǎn)生和沖突的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域瘦癌，即指共享媒質(zhì)區(qū)
中繼器和集線器無法隔離沖突域猪贪，交換機和路由器可以隔離沖突域
6 公用電話交換網(wǎng)絡(luò)（PSTN）
PSTN的主要構(gòu)成：
- 本地回路（Local loops）：模擬線路，進入千家萬戶和業(yè)務(wù)部門
調(diào)制調(diào)節(jié)器讯私，ADSL和光纖 - 干線（Trunks）：數(shù)字光纖哮伟，連接交換局
- 交換局（Switching offices）：話音接駁干線的場所
6.1 調(diào)制(電話調(diào)制調(diào)解器)
調(diào)制調(diào)節(jié)器：執(zhí)行數(shù)字比特流和模擬信號流之間轉(zhuǎn)換的設(shè)備.
兩臺計算機通過一條語音級電話線發(fā)送比特要用到調(diào)制解調(diào)器.
6.1.1 了解E1和T1
時分多路復用技術(shù)（用于電話網(wǎng)絡(luò)）
T1 TDM 支持1.544 Mbps通信鏈路，將它劃分為24個時隙妄帘，每間隔為64 kbps 美國標準
E1 TDM 支持2.048 Mbps通信鏈路，將它劃分為32個時隙池凄，每間隔為64 kbps 歐洲標準
6.2 復用
6.2.1 理解SONET（同步光網(wǎng)絡(luò)）幀構(gòu)成及標準速率計算 （TDM）
SONET幀結(jié)構(gòu)：
- 9(行) x 90(列) = 810字節(jié)
- 頭3列 用于系統(tǒng)管理信息
- 頭9行包括各種傳輸開銷：跨越不同鏈接抡驼，指定語音信道，連接幀等的開銷肿仑。
- 其余的87 列包括用戶數(shù)據(jù)致盟，即同步載荷封包 SPE (Synchronous Payload Envelope).碎税，其中的第1列又用于路徑開銷。
STS-1：80008108=51.85Mbps
STS-N 幀是由N個STS-1基本幀構(gòu)成的
對應(yīng)于STS-N的光纖載波稱為OC-N
計算復用后的傳輸速率：
例如：STS-1馏锡，OC-1
一次傳輸8*810bit雷蹂，每秒傳輸8000次（每隔125us發(fā)送一次）
總傳輸速率：8 x （9 x 90）x 8000 = 51.84M b/s
SPE： 8 x （9 x 87）x 8000 = 50.112M b/s
用戶數(shù)據(jù)： 8 x （9 x 86）x 8000 = 49.536M b/s
