物理层——计算机网络原理(本科)

第一节:数据通信基础

一、数据通信基本概念
消息:人类能够感知的描述
信息:对事物状态或存在方式的不确定表述。消息是可以度量的
通信:在一点精确或近似再生另一地点给的信息
通信系统:实现通信功能的各种技术、设备和方法
信号:信息的载体
数据:事物性质状态及相互关系等进行记载的符号及组合
信道:传输介质为基础的信号通道
二、数据通信系统模型
1、通信系统的构成:信源、发送设备、信道、接受设备、信宿和噪声源
2、模拟通信:模拟信号——信号的因变量是连续的
3、数字通信:数字信号——因变量是离散的
4、通信方式:
(1)单项通信、双向交替通信和双向同时通信
(2)并行通信和串行通信
(3)异步通信和同步通信
5、功能
(1)信道利用
(2)接口及信号产生
(3)同步
(4)差错检测与纠正
(5)寻址与路由
(6)网络保管
(7)安全保证

第二节:物理介质

一、导引型传输介质(有线)
1、架空明线:平行且相互分离的架空裸线线路
2、双绞线:两根相互绝缘的铜线并排绞合在一起
3、同轴电缆:抗电磁干扰性能好,主要用于频带传输
4、光纤:利用光的全反射。容量大、距离远、抗电磁干扰性能好、保密性好。
二、非导引型传输介质(无线)
1、地波传播:低频信号,沿地表传播
2、天波传播:较高频信号,利用电离层的的反射
3、视线传播:高频信号,点对点直线传播,中继传输

第三节:信道与信道容量

一、信道分类与模型
狭义:信号的传输介质
广义:传输介质和通信系统的一些变换装置
1、调制信道:调制器和解调器之间
2、编码信道:编码器和译码器之间
二、信道传输特性
1、恒参信道:变化小、缓慢
(1)对信号幅值产生固定的衰减
(2)对信号输出产生固定的时延
2、随参信道:随机变化快
(1)信号的传输衰减随时间随机变化
(2)信号的传输时延随时间随机变化
(3)存在多径传播现象
三、信道容量——无差错传输信息的最大平均信息速率
1、连续信道容量
理想无噪声信道,奈奎斯特公式:C=2Blog2M
有噪声连续信道,香浓公式:C=Blog2(1+S/N)
2、离散信道容量

第四节:基带传输

一、基带传输基本概念
模拟基带信号:模拟信源发出的原始电信号——通过信源编码可以转换为数字基带信号
数字基带信号:数字信源发出的基带信号
基带传输:直接在信道中传送基带信号
二、数字基带传输编码
1、单极不归零码
2、双极不归零码
3、单极归零码
4、双极归零码
5、差分码
基带传输码型:AMI码——信号交替反转码 双向码——曼彻斯特码
米勒码 CMI码 nBmB码 nBmT码

第五节:频带传输

一、频带传输基本概念
1、数字调制:数字基带信号控制载波信号的某些特征参量
2、键控法:利用两种不同幅值、频率或相位来分别表示0和1
二、频带传输种的三种调制方式
1、二进制数字调制
(1)二进制幅移键控:载波信号副值随基带信号变化
(2)二进制频移键控:随基带信号变化而选择不同频率载波信号
(3)二进制相移键控:载波信号相位随基带信号变化
(4)二进制差分相移键控:控制相邻码元载波相对相对是否变化
2、多进制数字调制
3、正交幅值调职QAM

第六节:物理层接口规程

一、物理层接口概述
机械特性、电气特性、功能特性以及规程体特性
DTE:数据终端设备
DCE:数据电路端接设备
二、物理层接口特性
机械特性:硬件接口机械特点
电气特性:电气连接及有关的电路特性
功能特性:物理接口各条信号线的用途
规程特性:接口传输比特流全过程,传输事件发生的合法顺序

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