计算机网络通信中的物理层

橘子和香蕉 2018-10-24

无线 带宽

物理层说的简单点就是解决怎么连线的问题,数据怎么从一个地方发送到另一个地方,尽可能的封装这一层,让上层感受不到这一层里面的东西。这就产生了一个问题,就是要制定一系列的协议(规章制度)来规定一些东西,比如,线怎么连,电压的范围等

一个通信模型是由三部分组成的,它包括源系统(发送端),传输系统(传输网络),目的系统(接收方)
那 传输系统在一定程度上可以叫做信道。信道就是向某一个方向传送数据的媒体。一个信道包含俩条信道,接受和发送。
信道有三种方式:
(1):单向通信——只能单一的从一个方向到一个方向,比如无线广播和电视广播
(2):双向交替通信——俩方交替的传输信息。比如电报
(3):双向同时通信 ——两方在同一时刻可以互相交流,比如电话
物理层就是把计算机的0 1 信号转换为电流信号,或者某种能表示0 1 的介质,那怎么转化呢?
源系统发送的信号称为基带信号,计算机输出的代表各种文字或者视频都属于基带信号,基带信号中有低频成分,可能还有直流分量,那将基带信号转换为和信道相符合的信号成为调制 通过调制就可以将数据转化为传输系统的信号。
那变换方式就有两种 一种是编码(也叫做基带调制)(将基带信号的数字信号转换为另一种数字信号)
,一种是载波(也叫做带通信号)(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)
编码的几种常见方式:
不归零制,归零制,曼切斯特编码,查分曼切斯特编码
载波的几种方式:
调幅,调频,调相。
那说到这基本就能通信了,a发送数据,到b ,通过调制转换信号,通过传输网络发送数据,通过调制转换为计算机能看懂的信号,b接受。一次通信完成。

那现在新的问题出来了,信道能传输多少数据,信道怎么传输数据,怎么提高信道的利用率。

现在要明白一个道理信号在传输的过程中是由损失和干扰的。 信号要是在传输的过程中有损失,但是在接受的时候我们还是能识别出信号,那这个损失就不足为重,但要是识别不了,也就是损失太严重(即没有明确的界限能分辨到底是0 还是 1 ——码间串扰),那就没有办法了。当然数据传输的越快越好了,限制码元在信道上的传输速率和一下俩个有关系:
1 信道能通过的频率范围。
奈氏准则(在任何的信道中,码元传输的速率都是有上限的,传输速率超过此上限,就会产生严重的码间串扰)
2 信噪比(信号平均功率/噪声平均功率)
香农公式(信道的带宽或信道中的信噪比越大,信息的传输速率就越高)
这个公式的意义在于:只要信息传输速率低于极限速率,就会有一种方式在实现无差别的传输。
怎么提高信道的利用率?
复用就是好几个用户在用同一个通信线路来传输信号

几种技术能实现
1:频分复用(每个用户都有特定的频段,所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源)
2:时分复用(所有的不同的时间占用同样的频段)
时分复用实现原理就是在分配时间段,在这个时间段A通信,在下个时间段B通信,即使B本身不想通信,那这个就是缺点,计算机的数据具有突发性,当非配给一个计算机的时间段到了,但是此时并没有什么数据传输,这就占了这条路,那此时要是有计算机要传输数据,那就传输不了。
复用起和分用器成对的使用,在复用器和分用器之间是用户传输数据的信道,复用器顾名思义就是将几个计算机的数据集合在一块,那分用器就是将数据拆分 分别发送给不同的计算机。
3:统计时分复用(为了解决时分复用的不足。)
统计时分复用又叫做异步时分复用,解决这种上面的问题就是 增加一个缓冲区,当缓冲区满了后,就发送数据,那谁有数据就往缓冲区里面发送。那怎么区别这些数据呢,到底谁那个发送的,在STDM(统计时分复用最小单位)中在每个数据前增加了一个区域存放数据地址。集中器常用这种技术、
4:波分复用(光的频分复用)主要是在光线上。
5:码分复用(每个用户都有独特的码型)

那说到这基本讲完了。现在整理一下思绪
两台计算机通信,那就要先连线 ,或者通过某种方式只要能表示01就可以。在这里可以分为无线和有线。
无线就是(电磁波)
有线就是(宽带或者光线)
那传输数据的通道就是信道。不可能每个计算机之间都有直接的连线。那就有信道复用技术。提高利用率。

基本就是这样,最后再讲讲数据传输系统
数据传输系统就是怎么在现有的东西上传输更多的数据(就是在电话线上怎么上网)
ADSL(非对称数字用户线)——数字技术对现有的模拟电话线进行改造,提高频率(电话线能承载的频带超过了1MHz ,电话信号的频带是300—3400Hz,那就将高频带留给上网),为什么叫分对称?因为用户在上网的时候,下载的数据>上传的数据。所以下载的线路带宽>上传的带宽。那调整频带的仪器叫做ADSL调制器。两个设备两边都要安装。
HFC(光纤同轴混合网)使用光,也要安装一个调制的仪器—电缆调制器
FTTx(多种混合模式)

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