.net 网站域账号自动验证码,亚马逊查关键词排名工具,wordpress同步谷歌博客,只做汽车的网站第 2 章 物理层
2.1 通信基础
2.1.1 基本概念
1.数据、信号与码元
通信的目的是传输信息。数据是指传送信息的实体。信号则是数据的电气或电磁表现#xff0c;是数据在传输过程中的存在形式。码元是数字通信中数字信号的计量单位#xff0c;这个时长内的信号称为 k 进制码…第 2 章 物理层
2.1 通信基础
2.1.1 基本概念
1.数据、信号与码元
通信的目的是传输信息。数据是指传送信息的实体。信号则是数据的电气或电磁表现是数据在传输过程中的存在形式。码元是数字通信中数字信号的计量单位这个时长内的信号称为 k 进制码元而该时长称为码元长度。1 码元可携带若干比特的信息量。
2.信源、信道与信宿
数据通信系统主要划分为信源、信道和信宿三部分。信源是产生和发送数据的源头信宿是接收数据的终点信道是信号的传输介质一个双向通信的线路包含一个发送信道和一个接收信道。
信道分类
传输信号形式: 模拟信道和数字信道传输介质: 无线信道和有线信道
从通信双方信息的交换方式看可分为: 单向通信、半双工通信、全双工通信。
3.速率、波特与带宽
速率是指数据传输速率表示单位时间内传输的数据量。(码元传输速率(波特率)、信息传输速率(比特率))
2.1.2 信道的极限容量
1.奈奎斯特定理
奈奎斯特定理规定: 在理想低通没有噪声、带宽有限信道中, 为了避免码间串扰, 极限码元传输速率为 2W 波特, 其中 W 是信道的频道宽度(单位为Hz)。若用 V 表示每次码元的离散电平数目 (码元的离散电平数目是指有多少种不同的码元, 若有 16 中不同的码元, 则需要 4 个二进制位, 因此数据传输速率是码元传输速率的 4 倍), 则极限数据率为:
理想低通信道下的极限数据传输速率 2 W log2 V (单位为 b/s)
对于奈氏准则有以下结论:
在任何信道中码元传输速率是有上限的。若传输速率超过上限则会出现严重的码间串扰问题使得接收端不可能完全正确地识别码元。信道的频带越宽(即通过的信号高频分量越多)就越可用更高的速率有效地传输码元。奈氏准则给出了码元传输速率的限制但并未限制信息传输速率即未对一个码元可以对应多少个二进制位给出限制。
2.香农定理
香农定理定义:
信道的极限数据传输速率 W log2(1 S/N) (单位是 b/s)
式中, W 为信道的频率带宽单位为 Hz, S 为信道内所传输信号的平均功率, N 为信道内的高斯白噪声功率。S/N 为信噪比, 即信号的平均功率与噪声的平均功率之比, 信噪比 10 log10(S/N) (单位为 dB)。
对于香农定理有以下结论:
信道的带宽或信道中的信噪比越大信息的极限传输速率越高。对一定的传输带宽和一定的信噪比信息传输速率的上限是确定的。只要信息传输速率低于信道的极限传输速率就能找到某种方法实现无差错的传输。香农定理得出的是极限信息传输速率实际信道能达到的传输速率要比它低不少。
2.1.3 编码与调制
调制: 将数据转化为模拟信号的过程 编码: 将数据转化为数字信号的过程 数字数据编码为数字信号 模拟数据编码为数字信号 主要包括三个步骤: 采样、量化、编码 奈奎斯特采样定理: 假设原始信号中的最大频率为 f, 那么采样率 fmax 必须大于或等于最大频率 f 的两倍。 数字数据调制为模拟信号 数字调制的三种方式: 调幅、调频、调相 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。这种调制方式还可使用频分复用(FDM)技术充分利用带宽资源。电话机和本地局交换机采用模拟信号传输模拟数据的编码方式。
2.2 传输介质
2.2.1 双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
传输介质也称传输媒体是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通路。传输介质可分为:①导向传输介质指铜线或光纤等电磁波被导向为沿着固体介质传播:②非导向传输介质,指自由空间(空气、真空或海水)电磁波在非导向传输介质中的传输称为无线传输。 双绞线(最常用的传输介质, 价格便宜) 同轴电缆(一般分为 50Ω 同轴电缆和 75Ω 同轴电缆) 光纤
光纤不仅具有通信容量非常大的优点而且具有如下特点:
传输损耗小中继距离长对远距离传输特别经济。抗雷电和电磁干扰性能好在有大电流脉冲干扰的环境下这尤为重要。无串音干扰保密性好不易被窃听或截取数据。体积小重量轻在现有电缆管道已拥塞不堪的情况下这特别有利。
无线传输介质 (1) 无线电波 (穿透力强、传输距离远) (2) 微波、红外线、激光 (高带宽的无线通信主要使用技术)
2.2.2 物理层接口的特性
机械特性。指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。电气特性。指明在接口电缆的各条线上的电压范围、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的电压的意义以及每条线的功能。过程特性也称规程特性。指明对不同功能的各种可能事件的出现顺序
2.3 物理层设备
2.3.1 中继器 (两个端口(输入与输出),主要功能: 整形、放大并转发信号)
中继器是用来扩大网络规模的最简单的廉价互连设备。中继器两端的网络部分是网段,而不是子网使用中继器连接的几个网段仍是一个局域网。中继器若出现故障则对相邻两个网段的工作都产生影响。因为中继器工作在物理层所以不能连接两个具有不同速率的局域网。 注意:
若某个网络设备有存储转发功能则认为它能连接两个不同的协议;
若该网络设备无存储转发功能则认为它不能连接两个不同的协议。
中继器没有存储转发功能因此它不能连接两个速率不同的网段
中继器两端的网段一定要使用同一个协议。放大器和中继器都起放大作用只不过放大器放大的是模拟信号其原理是放大衰减的信号
而中继器放大的是数字信号其原理是整形再生衰减的信号。2.3.2 集线器 (实质是一个多端口的中继器)
在网络中只起信号放大和转发作用目的是扩大网络的传输范围而不具备信号的定向传送能力即信息传输的方向是固定的是标准的共享式设备。 注意:
集线器不能分割冲突域集线器的所有端口都属于同一个冲突域。
集线器在一个时钟周期内只能传输一组信息当一台集线器连接的机器数目较多且多台机器经常需要同时通信时将导致信息冲突使得集线器的工作效率很差。
例如一个带宽为10Mb/s的集线器上连接了 8台计算机当这8台计算机同时工作时每台计算机所真正拥有的带宽为10/8Mb/s1.25Mb/s。第二章 第一节试题 1. 第一节答案 D A B D B A
第二节试题 1. 第二节答案 B C C B
第三节试题 1. 2. 3. 4.
第三节答案 A C D A
