TesterAllen 2020-05-21 11:28:11 44 收藏
最后发布:2020-05-21 11:28:11首发:2020-05-21 11:28:11
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由于物理层在互联网软件的日常工作中关注的并不多，所以这章就做简单的了解
1.1 物理层的基本概念
物理层解决如何在连接计算机的各种传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层的主要任务描述为：确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
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机械特性 ：
例如接口形状、大小、引线数目 -
电气特性 ：
例如规定的电压范围(-5V-+5V) -
功能特性 ：
例如规定-5V表示0，+5V表示1 -
过程特性 ：
也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤
1.2 数据通信的基础知识
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典型的数据通信模型，如下图所示：
我们输入的文字通过计算机的网卡以0101的二进制比特流数字信号发送出去，经调制解调器转换为模拟信号，通过网络传输，再利用调制解调器转换为数字信号，最终由接收计算机的网卡接收转换显示。 -
相关术语
通信的目的是传送消息
有关信道的几个基本概念
信道一般表示向一个方向传送信息的媒体，所以咱们说平常的通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道
生活中的实例：
* 单向通信：广播电台
* 双向交替通信：对讲机
* 双向同时通信：打电话
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数字信号通过实际的信号
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奈氏准则
1924 年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
单独看专业解释比较晦涩，举个实际的例子：
好比我们正常看电影或者以前用磁带歌(暴露年龄了~现在的00后估计都不知道磁带长啥样了)；正常情况下我们可以听清楚台词和歌词，那么加速快进一点，也没有问题，继续加速呢？加速非常快的时候，就好比有的电影会有场景回溯的情节，已发生的事情快速的倒放，声音就变成哇啦啦啦啦叽里呱啦(自己脑补吧)，台词或歌词也就听不清了。
也就是说信道传输速率不能无限制的快，有一个限度。
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信噪比和香农(Shannon)公式
香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
信道的极限信息传输速率 C 可表达为
C = W log2(1+S/N) b/s
W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）；
S 为信道内所传信号的平均功率；
N 为信道内部的高斯噪声功率。
结论 ：减少速度和增大功率能提高准确度 -
奈氏准则和香农公式的应用范围
1.3 物理层下的传输媒体
- 导向传输媒体中，电磁波沿着固体媒体传播
各种电缆
光纤
具体想了解光纤的原理可以自行查阅资料，看韩立刚老师的视频或者看看李永乐老师的科普视频。
- 非导向传输媒体，指自由空间，其中的电磁波传输被称为无线传输
短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
微波在空间主要是直线传播：
-地面微波接力通信
-卫星通信
1.4 其他物理层技术
下面的知识对于网络通信方面工作的同学可能比较重要，平常在互联网软件行业关心的并不多，所以下面的技术就不做深入了，需要时可自行学习。
- 信道复用技术
- 频分复用
- 时分复用
- 统计时分复用
- 波分复用
- 码分复用
- 数字传输系统
- 带宽接入技术
1.5 参考
主体内容参考韩立刚老师主讲的《计算机网络》- 第5版 - 谢希仁
部分内容参考书本《计算机网络》- 第7版 - 谢希仁
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