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吐血整理 《计算机网络 五层协议之物理层(上)》

物理层(中篇)
物理层(下篇)

1.物理层的主要功能以及特性

1.1物理层的主要功能

  • 在传输介质上为通信的网络结点建立、管理和释放物理连接;
  • 实现透明的比特流的传输。
  • 注意:
  • 物理层传输的数据单元是”0、1”比特;
  • 物理层不关心比特流里携带数据的信息,只关心比特流的正确传输。

1.2物理层的主要特性

  1. 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排 列等等。如RJ45水晶头的形状、尺寸、线对的排列顺序等等。
  2. 电气特性 指明接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
  3. 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。
  4. 规程特性 指明对亍丌同功能的各种可能事件的出现顺序。

2.数据通信相关的几个术语

2.1 数据通信基本概念

  • 数据(data)——运送消息的实体。

    • 模拟数据——数据的取值连续变化。
    • 数字数据——数据的取值为不连续数值。
  • 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 是数据的载体,是数据在传输 介质上传输过程中的表示形式

    • “模拟的”(analogous)——代表消息的参数的取值是连续的。

    • “数字的”(digital)——代表消息的参数的取值是离散的。

  • 码元(code)——在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。

    • 使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状 态,一种代表1状态。
  • 数据通信——指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进 制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。

  • 调制——将数字信号转换为模拟信号的过程。

  • 解调——将模拟信号转换为数字信号的过程。

3.信道有关的基本概念

3.1信道:

信道表示向某一个方向传送信息的媒体。它不等价于通信电路,一条可 双向通信的电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

信道的几个基本概念–信道 从通信双方信息交换的方式来看,有以下三种基本方式:

  • 单向通信(单工通信)——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
  • 双向交替通信(半双工通信)——通信的双方都可以发送信息,但不 能 双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
  • 双向同时通信(全双工通信)——通信的双方可以同时发送和接收信息

来自信源的信号称为基带信号(即基本频带信号)。基带信号往往含有较多 的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流 分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。

3.2调制分类

调制分为两大类:

  1. 基带调制(编码):仅对基带信号的波形进行变换,使它能够与信 道特性相适应,变换后的信号仍是基带信号。
  2. 带通调制:使用载波调制,将基带信号的频率范围搬移到较高的频 段,并转换为模拟信号。

3.3常用调制编码方式

3.4.基带调制常用编码方式

1)不归零码NRZ

2)曼彻斯特码(manchester)

3)差分曼彻斯特码(difference manchester)

3.4.1不归零码(NRZ:Non-Return to Zero)

原理:

用两种不同的电平分别表示二进制位“0”和“1”,高电平表示 “0”,低电平表示“1”。

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优点:容易实现。

缺点:缺乏同步功能,难以分辨一位的结束和另一位的开始;

​ 发送方和接收方必须有时钟同步;

若信号中“0”或“1”连续出现,信号直流分量将累加。

3.4.2曼彻斯特码(Manchester),也称相位编码

原理:每一位中间都有一个跳变,从低跳到高表示“1”,从高跳到低表示 “0”。也可以反过来定义。

优点:克服了NRZ码的不足。每位中间的跳变既可作为数据,又可作 为时钟,能够自同步。

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3.4.3差分曼彻斯特码(Differential Manchester)

原理:每一位中间都有一个跳变,每位开始时有跳变表示“0”,无跳 变表示“1”。位中间跳变表示时钟,位前跳变表示数据。
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优点:时钟、数据分离,便于 提取。

3.5.带通调制

使用载波调制,将基带信号的频率范围搬移到较高的频段, 并转换为模拟信号。

最基本的二元制调制方法有以下三种:

  • **调幅(AM):**载波的振幅随基带数字信号而变化。
  • 调频(FM):**载波的频率随基带数字信号而变化。
  • 调相(PM) :载波的初始相位随基带数字信号而变化。

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为了达到更高的信息传输速率,可采用多元制的振幅相位混合调制方法

如图为正交振幅调制(QAM)

  • :载波的初始相位随基带数字信号而变化。

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作者:大前端之旅
来源链接: https://jianguo.blog.csdn.net/article/details/104874154

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