物理层

物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层主要任务:确定与传输媒体接口有关的一些特性（即定义标准）

一、导图总览

二、通信基础

1.一些重要概念

通信的目的是传送消息（(消息︰语音、文字、图像、视频等)。
数据:传送信息的实体，通常是有意义的符号序列。
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。
模拟信号/连续信号:代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号/离散信号∶代表消息的参数的取值是离散的。
信源︰产生和发送数据的源头。
信宿︰接收数据的终点。
信道∶信号的传输媒介。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。

2.三种通信方式

3.数据传输方式：
①串行传输（速度慢，费用低，适合远距离）
②并行传输（速度快，费用高，适合近距离）
4.实现同步的传输方式
①同步传输
②异步传输

5.码元
码元是指用一个固定时长的信号波形(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，另一种代表1状态。

6.数字通信系统数据传输速率的两种表示方法
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和信息传输速率表示。
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。
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) 。

7.带宽
1）.模拟信号系统中:当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率
成为输入功率的一半时(即-3dB)，最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的
通频带宽，其单位为赫兹(Hz)。
2）.数字设备中:表示在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”/单位时间内通过链路的数量，常用来表示网络的通信线路所能传输数
据的能力。单位是比特每秒(bps)。

三、编码与调制

1.基带信号和宽带信号

2.编码
ps：
①曼彻斯特编码
将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1 ;码元0则正好相反。也可以采用相反的规定。该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变既作时钟信号(可用于同步) ,又作数据信号，但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍。每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。

②差分曼彻斯特编码
同1异0
常用于局域网传输，其规则是:若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若为0，则相反。该编码的特点是，在每个码元的间，都有一次电平的跳转，可以实现自同步，且抗干扰性强于曼彻斯特编码。
③ 4B/5B编码
比特流中插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特的数据，之后再传给接收方，因此称为4B/5B。编码效率为80%。只采用16种对应16种不同的4位码,其他的16种作为控制码(帧的开始和结束，线路的状态信息等)
或保留

四、奈氏准则和香农定理

1.奈氏准则:在理想低通(无噪声，带宽受限)条件下，为了避免码间串扰,极限码元传输速率为2W Baud, W是信道带宽，单位是Hz。

1）.在任何信道中，码元传输的速率是有上限的。若传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的完全正确识别成为不可能。
2）.信道的频带越宽(即能通过的信号高频分量越多)，就可以用更高的速率进行码元的有效传输。
3）.奈氏准则给出了码元传输速率的限制，但并没有对信息传输速率给出限制。
4）.由于码元的传输速率受奈氏准则的制约，所以要提高数据的传输速率，就必须设法使每个码元能携带更多个比特的信息量，这就需要采用多元制的调制方法。

**2.香农定理：**噪声存在于所有的电子设备和通信信道中。由于噪声随机产生，它的瞬时值有时会很大，因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的，若信号较强，那么噪声影响相对较小。因此，信噪比就很重要。信噪比=信号的平均功率/噪声的平均功率，常记为S/N，并用分贝(dB) 作为度量单位,即:

ps：
1）.信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
2）.对一定的传输带宽和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了。
3）.只要信息的传输速率低于信道的极限传输速率，就一定能找到某种方法来实现无差错的传输。
4）.香农定理得出的为极限信息传输速率，实际信道能达到的传输速率要比它低不少。

五、物理层的接口特性

①机械特性
②电气特性
③功能特性
④规格特性

六、物理层设备

①中继器：
1）中继器的功能:对信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同，以增加信号传输的距离，延长
网络的长度。
2）中继器的两端:两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络的互连，且两个网段速率要相同。
中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，它仅作用于信号的电气部分，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。两端可连相同媒体，也可连不同媒体。
中继器两端的网段一定要是同一个协议。

②集线器：
1）集线器的功能:对信号进行再生放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作
状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度。具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备。

七、物理层传输介质

传输介质也称传输媒体/传输媒介，它就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。

传输媒体并不是物理层。

计算机网络——物理层知识框架以及思维导图相关推荐

计算机网络基础知识总结及思维导图（二）物理层
文章目录二.物理层 2.1 基本概念 2.2 物理层下面的传输媒体 2.2.1 导引型传输媒体 2.2.2 非导引型传输媒体 2.3 信道复用技术 2.4 宽带接入技术思维导图二.物理层 2.1 ...
计算机网络基础知识总结及思维导图（一）概述
文章目录一.概述 1.1 基础 1.2 互联网的组成 1.3 计算机网络的性能 1.4 计算机网络体系结构思维导图一.概述 1.1 基础 1)三大网络:电信网络.有线电视网络和计算机网络. 2) ...
计算机网络基础知识总结及思维导图（六）应用层
文章目录六.应用层 6.1 域名系统DNS 6.1.1 基础概念 6.1.2 域名服务器 6.2 文件传送协议 6.2.1 介绍 6.2.2 FTP协议 6.2.3 简单文件传送协议TFTP 6.3 ...
计算机网络基础知识总结及思维导图（四）网络层
文章目录四.网络层 4.1 基础概念 4.2 网际协议IP 4.2.1 IP数据报的格式 4.2.2 分类的IP地址介绍 IP地址中的网络号字段和主机号字段 IP地址的指派范围一般不使用的特殊I ...
计算机视觉学习知识框架（思维导图）非常详细
--neozng1@hnu.edu.cn 原图可戳:视觉组知识框架 | ProcessOn 建议右键点击图像在新标签页中打开方便放大查看
python编程思维导图_用来梳理 Python 编程核心知识15张思维导图
原标题:用来梳理 Python 编程核心知识15张思维导图小编这次在逛论坛的时候,无意中发现了一份python的武功秘籍,也就是一份思维导图,堪称业界经典! 思维导图可以有力地激发你的联想,通过一个 ...
html5 css3思维导图,手把手整理CSS3知识汇总【思维导图】
手把手整理CSS3知识汇总[思维导图] CSS3知识汇总思维导图请见文章底部这两天总结了一下CSS3中的基本知识点,没有做到很全面,因为之前也记过一些笔记,就没有再整理成文档.这里我会把之前的笔记拍 ...
微信小程序框架分析思维导图
微信小程序框架分析思维导图
模式识别知识结构图（思维导图）
<模式识别>边肇祺张学工等编著清华大学出版社知识结构图(思维导图)

计算机网络——物理层知识框架以及思维导图

物理层