计算机网络中科大 - 第2章 物理层（详细解析）
【摘要】 第二章：物理层（优化整合版） 一、物理层的基本概念 1. 功能物理层的主要功能是实现比特流的透明传输，即将逻辑1和0通过物理媒介传送给对方，无需理解传输内容的含义。 2. 特点仅考虑电气、机械、功能和过程特性与具体的传输介质紧密相关（如光纤、电缆、无线等）不处理数据结构，仅负责0和1的发送与接收 二、物理层的主要技术参数参数含义传输速率比特/秒（bps），即单位时间内传送比特的数量传输距离...
第二章：物理层（优化整合版）
一、物理层的基本概念
1. 功能
物理层的主要功能是实现比特流的透明传输，即将逻辑1和0通过物理媒介传送给对方，无需理解传输内容的含义。
2. 特点
- 仅考虑电气、机械、功能和过程特性
- 与具体的传输介质紧密相关（如光纤、电缆、无线等）
- 不处理数据结构，仅负责0和1的发送与接收
二、物理层的主要技术参数
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| 传输速率 | 比特/秒（bps），即单位时间内传送比特的数量 |
| 传输距离 | 信号能在不失真的情况下传播的最远距离 |
| 误码率 | 比特传输中错误比特数与总传输比特数之比 |
| 带宽 | 通信信道可传输的频率范围，单位为Hz或bps |
| 调制方式 | 模拟信号和数字信号之间转换的方式 |
三、数据通信的基本概念
1. 数据通信模型
包含5个基本要素：
- 源点：数据的起点（如计算机）
- 发送器：将数据转换为信号
- 传输系统：传输媒介（如双绞线、光缆等）
- 接收器：将接收到的信号转换为数据
- 终点：数据的最终接收方（如打印机）
2. 信号类型
| 类型 | 定义 | 举例 |
|---|---|---|
| 模拟信号 | 连续变化的信号 | 声波、电压 |
| 数字信号 | 取有限离散值的信号 | 二进制序列 |
四、信道带宽与数据率的关系
香农定理（理想信道）
[ C = B \cdot \log_2(1 + \frac{S}{N}) ]
- C：信道容量（bps）
- B：信道带宽（Hz）
- S/N：信噪比
奈奎斯特定理（无噪声信道）
[ C = 2B \cdot \log_2(M) ]
- M：每个码元的状态数
五、传输方式分类
1. 串行与并行传输
| 类型 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|
| 串行传输 | 一次传输1位，适用于远距离传输 | 网络通信 |
| 并行传输 | 同时传输多个位，适用于短距离高速传输 | 计算机总线、内部通信 |
2. 同步与异步传输
| 类型 | 特点 |
|---|---|
| 同步传输 | 传输双方时钟同步，数据连续发送，效率高 |
| 异步传输 | 以字符为单位发送，用起止位同步，效率较低 |
3. 单工、半双工与全双工
| 模式 | 特点 |
|---|---|
| 单工 | 数据只能单向传输 |
| 半双工 | 可双向传输，但同一时间只能一方通信 |
| 全双工 | 双向通信且可以同时进行 |
六、编码与调制技术
1. 编码
- 曼彻斯特编码：0表示高→低，1表示低→高，具有同步功能
- 差分曼彻斯特编码：每位中心有跳变，0有额外跳变，1无
2. 调制
将数字信号转换为模拟信号的方式（适用于模拟信道）
- ASK（幅移键控）
- FSK（频移键控）
- PSK（相移键控）
七、传输介质
1. 导引型传输介质（有线）
| 类型 | 特点 |
|---|---|
| 双绞线 | 便宜，抗干扰一般，适用于局域网 |
| 同轴电缆 | 抗干扰能力强，速率较高 |
| 光纤 | 速率极高，抗干扰性强，成本高 |
2. 非导引型介质（无线）
如无线电、微波、红外线，适用于移动通信和不方便布线的环境。
八、常见应用与考点提示
易考知识点总结
| 知识点 | 常考类型 |
|---|---|
| 曼彻斯特编码 | 图形判断、应用题 |
| 同步/异步传输 | 区别选择题 |
| 奈奎斯特定理 | 计算题 |
| 调制方式 | 概念理解题 |
| 信道带宽与速率 | 简答或计算题 |
九、总结思维导图（建议）
可以绘制如下内容作为复习导图结构：
- 物理层功能与特点
- 信号种类与转换方式
- 通信模型与传输方式分类
- 编码与调制方法
- 传输介质与适用场景
- 典型公式（奈奎斯特、香农）
【声明】本内容来自华为云开发者社区博主，不代表华为云及华为云开发者社区的观点和立场。转载时必须标注文章的来源（华为云社区）、文章链接、文章作者等基本信息，否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件进行举报，并提供相关证据，一经查实，本社区将立刻删除涉嫌侵权内容，举报邮箱：
cloudbbs@huaweicloud.com
- 点赞
- 收藏
- 关注作者
评论（0）