从零开始的计网学习——第 2 章 物理层（考研人福利）

今天开始步入CS，今天干了一万字的学习笔记！！！

物理层的方方面面，今天必须安排到位，GOGOGOGO！！！
🌟 前言

Wassup guys，我是上火不找我 😎

今天是从零开始的计网学习！

Let’s get it！

前言

今天开始卷入CS四大功法之一的计算机网络

计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。

计算机网络已经成为像水、电这些基础设时一样，成为我们生活重不可或缺的一部分。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

2.1、物理层的基本概念

物理层是计算机网络的第一层，是整个计算机网络系统的基础，为数据传输提供可靠的环境。

物理层要解决的基本问题：如何在各种传输媒体上传输比特0和1的问题。进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务。

物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

2.1.1、物理层的四个特性

机器特性：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。

电器特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

由于传输媒体种类众多（双绞线、光纤等），物理连接方式也很多（点对点连接、广播连接等），因此物理协议有很多种，但是每一种都需要包括以上四个特性。

2.2、数据通信的基础知识

数据通信的模型：可分为三大系统，分别是源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）、目的系统（或接受端、接受方）

2.2.1 数据通讯的相关术语:数据、信号、信源、信宿、信道

1.数据、信号、信源、信宿、信道

2.码元

• 举个栗子

3.速率、波特、带宽

2.2.2 编码与调制

1.背景知识

• 基带信号和宽带信号
• 根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源）其由信源决定。
• 宽带信号的定义是传输速度达到200kbps或以上,不管模拟信号还是数字信号只要满足就可算作宽带信号。
  
  2.编码与调制
• 数据无论是数字的，还是模拟的，为了传输的目的都必须转变成信号。
• 把数据变换为模拟信号的过程称为调制，把数据变换为数字信号的过程称为编码
• ↓↓↓↓↓↓↓↓四种编码与调制方式↓↓↓↓↓↓↓↓
  
  3.四种编码与调制方式
  （1）数字数据编码为数字信号
  1️⃣非归零编码
  

2️⃣归零编码

3️⃣反向不归零编码

4️⃣曼彻斯特编码

• 以太网的编码方式就是曼彻斯特编码

5️⃣差曼彻斯特编码

3.数字数据调制为模拟信号

4.模拟数据调制为模拟信号

2.2.3 奈氏准则和香农定理

1.背景知识
（1）失真

• 一般而言，由于各种影响，信号在信道上传输是不稳定的，会产生误差，即失真。
  
  （2）失真的一种现象-码间串扰
  一句话解释就是，跑得太快了不好，让人分辨不清楚
  
  
  2.奈氏准则
  
• 小练习加深理解
  
  3.香农定理
  
• 小题加深理解
  
  4.奈氏准则和香农定理比较
  

2.2.4 传输方式

三种通信方式
两种数据传输方式

2.3、传输介质及物理设备

2.3.1.思维导图

2.3.2.传输介质及其分类

2.3.3.导向性传输介质

（1）双绞线

（2）同轴电缆

（3）双绞线VS同轴电缆
同轴电缆由于外导体屏蔽层的作用，有更好的抗干扰特性，广泛用于传输较高速的数据，但是价格比双绞线高。
（4）光纤

• 光纤的分类又可分为单模和多模光纤
  
  

2.3.4.非导向性传输介质

2.4、信道复用技术

2.4.1.频分复用FDM

频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。

2.4.2.时分复用TDM

时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。时分复用（TDM，Time-division multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙)，并将这些时隙分配给每一个信号源使用，保证资源的利用率。

2.4.3.统计时分复用STDM

统计时分复用（Statistical Time Division Multiplexing）是一种根据用户实际需要动态分配线路资源的时分复用方法。只有当用户有数据要传输时才给他分配线路资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可以被其他用户使用。采用统计时分复用时，每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可达到线路总的传输能力。

2.4.4.波分复用WDM

波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。

2.4.5.码分复用CDM

码分复用是用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。采用同一波长的扩频序列，频谱资源利用率高，与WDM结合，可以大大增加系统容量。有码分多址，频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和同步码分多址(SCDMA)等相关技术。

物理层总结

这里有计算题很常用到：

字体比较飘逸~~~

脑图如下：