物理层

数据通信的相关术语

通信的目的:传送消息

数据:传送信息的实体

信号:数据的电气/电磁的表现,是数据在传输过程中的存在形式

数字信号:代表消息的参数取值是离散的

模拟信号:代表消息的参数取值时连续的

信源:产生和发送数据的源头

信宿:接收数据的终点

信道:信号传输的媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质,因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道

按照传输信号,信道可分为:模拟信道(传送模拟信号)和数字信道(传送数字信号)

按照传输介质,信道可分为:无线信道和有线信道

3种通信方式(按照通信双方信息的交互方式)

单工通信:只有一个方向的通信而没有反方向的交互,仅需要一条信道

半双工通信:通信的双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不能同时发送和接收,需要两条信道

全双工通信:通信双方可以同时发送和接收信息,也需要两条信道

两种数据传输方式

串行传输:速度慢,费用低,适合远距离

并行传输:速度快,费用高,适合近距离

码元

码元是指用一个固定时长信号波形(数字脉冲),代表不同离散数值的基本波形,是数字通信中数字信号的计量单位,这个时长内的信号称为k进制码元,而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时(M大于2),此时码元称为M进制码元

1码元可以携带多个比特的信息量。例如,在使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状态,一中代表1状态。

速率,波特,带宽

速率也叫数据率,是指数据的传输速率,表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率信息传输速率表示。

(1) 码元传输速率:别名码元速率,波形速率,调制速率,符号速率等,它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可称为脉冲个数或信号变化的次数),单位是波特(Baud)

1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。这里的码元可以是多进制的,也可以是二进制的,单码元速率与进制数无关

(2)信息传输速率:别名信息速率,比特率等,表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(即比特数),单位是比特/秒(b/s)

两者关系:若一个码元携带n bit的信息量,则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M*n bit/s

一言以蔽之:码元传输速率表示1s传输多少个码元,信息传输速率表示1s传输多少个比特。.

计算机网络中,带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力,通常是指单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”,可理解为网络设备所支持的最高速度。单位是”比特每秒”,b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s

看一道题


基带信号与宽带信号(信道上传输的信号)

基带信号:将数字1和0直接用两种不同的电压表示,再传送到数字信道上去传输(基带传输)。来自信源的信号,比如计算机发出的代表各种文字或图像的数据信号都属于基带信号。基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号,比如说话的声音。

宽带信号:将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号,再传送到模拟信道上去传输(宽带传输)。把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。

在传输距离较近时,计算机网络采用基带传输方式(近距离衰减小,从而信号内容不易发生变化);

在传输距离较远时,计算机网络采用宽带传输方式(远距离衰减大,即使信号变化大也能最后过滤出来基带信号);

栗子: 设备投屏 –>基带传输;

编码与调制

编码: 数据–>数字信号

调制: 数据–>模拟信号

数字数据,经数字发送器,变为数字信号,此为调制

数字数据,经调制器,变为模拟信号,此为调制

模拟数据,经PCM编码器,变为数字信号,此为编码

模拟数据,经放大器调制器,变为模拟信号,此为调制

数字数据编码为数字信号

非归零编码(NRZ)

曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码

归零编码(RZ)

反向不归零编码(NRZI)

4B/5B编码

数字数据调制为模拟信号


模拟数据编码为数字信号


模拟数据调制为模拟信号


失真

影响失真程度的因素

码元传输速率(正相关),信号传输距离(正相关),噪声干扰(正相关),传输媒体质量(负相关)

失真的一种现象

奈氏准则(奈奎斯特定理)




香农定理






奈氏与香农对比


物理层传输介质














物理层设备




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