0-Preview

人在河南,刚下飞机,码也刚黄,不知道居家隔离啥时候是个头。

在家里还是很舒适的,学习效率也高,安安静静的。没有大半夜振捣,也没有凌晨一点大残,更没有凌晨三点胡啦!
冲一波cs144和操作系统,这两门课搞完,就剩下编译原理了。

1-物理层基本概念

物理层存在的意义就是解决如何在不同传输媒体上传输01数据。
导引型传输媒体:双绞线,同轴电缆,光缆
非导引型:微波通信例如wifi

物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
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协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

1.2-物理层协议的主要任务

机械特性: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。
电气特性:指明接口电缆的各线上出现的电压的范围。
功能特性:指明某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。

2-物理层下面的传输媒体

这部分了解即可,最好能学会双绞线接线,以后比赛调试设备可以用到。

白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕(适合电脑与路由器、拨号猫、交换机)

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3-传输方式

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3.1-同步传输

收发双方时钟同步的方法:

​ 外同步:在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线
​ 内同步:发送端将时钟同步信号编码到数据中一起传输(例如 曼彻斯特编码)

3.2-异步传输

字节之间异步:字节之间的时间间隔不固定
字节中的每个比特仍然需要同步:各比特的持续时间是相同的。

4-编码与调制

消息是指视频音乐等
数据是运送消息的实体
信号是数据的电子表现

4.1-码元

在使用时间域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形

4.2-常用编码

不归零编码

如果使用低电平高电平来表示01的话,会出现一个问题,那就是计算机不知道一个信号的长度是多少。就需要另一条传输时钟的存在。

归零编码

所以都采用的是归零编码,每各信号发送完都归零。也就相当于将归零作为时钟信号编入了编码。
但是编码中大部分都是归零信号,导致编码效率很低。

曼彻斯特编码

利用每个码元之间的跳变来表示时钟和数据

差分曼彻斯特编码

跳变仅表示时钟,码元开始处电平是否发生变化表示数据。

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5-信道的极限容量

码间串扰:信号波形失去了码元之间的清晰界限。
失真因素:1、码元传输速率
2、信号传输距离
3、噪声干扰
4、传输媒体质量

5.1奈氏准则

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5.2-香农公式

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:book:在信道带宽一定的情况下,根据奈氏准则和香农公式,要想提高信息的传输速率就必须采用多元制(更好的调制方法)和努力提高信道中的信噪比

:book:自从香农公式发表后,各种新的信号处理和调制方法就不断出现,其目的都是为了尽可能的接近香农公式给出的传输速率极限

5.3-例题

信噪比(dB):
$$
dB=10\times \log_{10}(\frac{S}{N})
$$
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计算时要注意单位是否一致

6-习题

1、在物理层接口特性中,用于描述完成每种功能的事件发生顺序的是(过程特性)

2、下列选项中不属于物理层接口规范定义范畴的是:物理地址
接口形状(机械) 引脚功能(功能) 物理地址 信号电平(电气)

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