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摘要：一基本概念物理層是解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流而不是指具體的傳輸媒體物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性機械特性定義物理連接的特性規(guī)定物理連接時所采用的規(guī)格接口形狀引線數(shù)目引腳數(shù)量和
一:基本概念
1.物理層是解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流,而不是指具體的傳輸媒體.
2.物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性
機械特性:定義物理連接的特性,規(guī)定物理連接時所采用的規(guī)格,接口形狀,引線數(shù)目.引腳數(shù)量和排列情況.
電氣特性:規(guī)定傳輸二進制位時,線路上信號的電壓范圍,阻抗匹配,傳輸速率和距離限制等
功能特性:指明某條線上出現(xiàn)的某一電平表示何種意義,接口部件的信號線的用途
規(guī)程特性(過程特性):定義各條物理線路的工作規(guī)程和時序關(guān)系.
二:數(shù)據(jù)通信
1.通信的目的是傳送消息
2.數(shù)據(jù):傳送信息實體,通常是有意義的符號序列
3.信號:數(shù)據(jù)的電氣的表現(xiàn),是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的存在形式,其分為數(shù)字信號和模擬信號.
數(shù)字信號:代表消息的參數(shù)是離散的,如圖
模擬信號:代表消息的參數(shù)是連續(xù)的.如圖
4.信源:產(chǎn)生和發(fā)送數(shù)據(jù)的源頭
5.信宿:接收數(shù)據(jù)的終點
6.信道:信號的傳輸媒介.一般用來表示向某一個方向傳送信息的介質(zhì).一條通信線路往往包含一條發(fā)送信道的一條接收信道.
其根據(jù)傳輸信號分為:模擬信道和數(shù)字信道,根據(jù)傳輸物質(zhì)分為無線信道和有線信道
三:通信方式
從通信雙方信息交互方式看,有三種基本方式:
1.單工通信:只有一個方向的通信方式,沒有反方向的交互,僅需要一條信道
2.半雙工通信:通行的雙方都可以發(fā)送或接收信息,但任何一方都不能同時發(fā)送和接收, 需要兩條信道
3.全雙工通信:通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息,需要兩條信道.
四:傳輸數(shù)據(jù)方式:
1.串行傳輸:速度慢,費用低,適合遠(yuǎn)距離
2.并行傳輸:速度快,費用高,適合近距離,主要用于計算機內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸
五:碼元
指一個固定時長的信號波形,代表不同離散數(shù)值的基本波形.是數(shù)字通信中數(shù)字信號的計量單位,這個時長內(nèi)的信號稱為k進制碼元,而該時長稱為碼元寬度,當(dāng)碼元的離散狀態(tài)有M個時(M>2),此時碼元為M進制碼元, 理解如圖:
因為只有0和1兩種,所以叫做二進制碼元,若想表示四進制碼元,其狀態(tài)分別為:00, 01, 10, 11. 別的情況以此類推
六:速率,波特
速率也叫數(shù)據(jù)率,是指數(shù)據(jù)的傳輸速率,表示單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示.
碼元傳輸速率:即1s傳輸多少碼元,其單位為波特(Baud)
信息傳輸速率:即1s傳輸多少比特,其單位為比特/秒(b/s)
關(guān)系:若一個碼元攜帶n bit 的信息量,則MBaud 的碼元傳輸速率所對應(yīng)的信息傳輸速率為 M*n bit/s
七:奈氏準(zhǔn)則
在理想低通(無噪音,帶寬受限)條件下,為了避免碼間串?dāng)_,極限碼元傳輸速率為2W Baud, W 是信道帶寬, 在這單位是Hz.
其計算公式為: 極限數(shù)據(jù)傳輸率 = 2Wlog2V (b/s)
W 表示帶寬, V表示 幾種碼元/碼元的離散電平數(shù)目
其只限制了碼元傳輸速率,并沒有對信息傳輸速率給出限制因此出現(xiàn)了香農(nóng)定理
八:香農(nóng)定理
在寬帶受限且有噪音的信道中,為了不產(chǎn)生誤差,信息的數(shù)據(jù)傳輸速率有上限值
信道極限數(shù)據(jù)傳輸速率 = Wlog2(1+S/N) (b/s)
W 為帶寬Hz, S為信道所傳信號的平均功率.N是信道內(nèi)的高斯噪音功率
信噪比(dB) = 10log10(S/N)
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