OSI模型中物理层的通信形式总结(一)

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一、主机之间的信息的交互方式

1. 单向通信(单工通信) 即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。

2.双向交替通信(半双工通信) 即通信的双方都可以发送信息,但不能同时发送(也不能同时接收)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间后再反过来。(电影里面的对讲机,A:bra,bra,bra…B:收到收到)

3. 双向同时通信(全双工通信) 即通信的双方可以同时发送和接收信息。(现代的打电话)


二、物理层中的数据格式

模拟数据

模拟数据是连续变化的。例如,当我们说话时,声音大小是连续变化的,因此运送话音信息的声波就是模拟数据,电话线上的话音信号是模拟信号。(正弦波,余弦波)

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数字数据

数字数据 数字数据的取值仅允许为有限的几个离散数值(例如0、1)。例如,计算机上的网卡发送的0100110形式的数据是数字数据, 其对应的在电缆上传递的信号是数字信号。

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三、传播时的信号类型

基带数字信号:就是将数字信号1或0直接用只包含两种(或较少的几种)不同电压的波形来表示,然后送到线路上去传输。波形中只包含两种或几种不同的离散电压值,而不是连续值。

宽带数字信号:则是将数字信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。数字信号进行调制后,其频谱搬移到较高的频率处。通常用正弦波作为载波来传送宽带信号。

四、信道类型

模拟信道:主要用于传送模拟信号

数字信道:主要用于传送数字信号

(注意,数字信号在经过数模变换后就可以在模拟信道上传送,而模拟信号在经过模数变换后也可在数字信道上传送。)
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该图的编码器+调制器就是我们现在光猫了(调制解调器,modem)


四、物理层下的传输媒体

导向传输媒体:双绞线,同轴电缆,光缆

非导向传输媒体:无线电、微波、红外线以及可见光。(时延高=传播时延+发送时延+重发时延)


双绞线(网线)

(1)STP(Shielded Twisted Pair),屏蔽双绞线(2)UTP(Unshielded Twisted Pair),无屏蔽双绞线。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的,但现在同样适用于数字信号的传输。

同轴电缆:

(1)50 ohm同轴电缆,基带同轴电缆(直接传输0、1信号,要求通频带较宽),仅仅用于数字传输。关于它的编码方式:

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a. 曼彻斯特(Manchester)编码的编码方法:把每一个码元分成两个相等的间隔。码元1:前高后低。码元0:前低后高。好处:提取位同步信号。缺点:频带宽度比原始的基带信号增加了一倍(跳变增加了一倍)。

b. 差分曼彻斯特编码的编码规则:码元1:则其前半个码元与上一码元的后半个电平一样;码元0:则其前半个码元的电平与上一码元的后半个电平相反,码元中间电平转换。优点:不用担心电压搞反。

(2)75 ohm同轴电缆,宽带同轴电缆,用于模拟传输系统。带宽:Bandwidth, 多义词,有如下的意思:信道适合于数据信息通过的频带范围(频带宽度);信道的数据传输速率。而宽带:broadband,带宽超过一个标准话路(4kHz)的频分复用系统都可称为是“宽带”。宽带系统:在计算机通信中, “宽带系统”是指采用了频分复用和模拟传输技术的同轴电缆网络。


总结:同轴电缆的优点:可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信。缺点:一是体积大,要占用电缆管道的大量空间;二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲,这些都会损坏电缆结构,阻止信号的传输;最后就是成本高,而所有这些缺点正是双绞线能克服的。因此在现在的局域网环境中,基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。


光缆

光缆的纤芯直径:几个微米到100微米。分为多模光纤:全反射, 0.85 um波段,衰减较大,传统的多模光纤网络常使用的发光二极管(LED)做光源。

单模光纤:直径减小到光的波长, 像波导那样, 一直向前直线传播。衰耗较小,在2.5Gb/s的高速率下可传输数十公里而不必采用中继器。单模光纤只能使用激光器(LD)作光源 ,其成本比多模光纤使用的发光二极管(LED)高很多。


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