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Physical Layer

IT知识layerPhysical

智慧并不产生于学历,而是来自对于知识的终生不懈的追求。这篇文章主要讲述Physical Layer相关的知识，希望能为你提供帮助。
一.主要任务

?确定与传输媒介的接口相关的一些特性，使数据能够在?各种计算机的传播媒介上?传输数据“?比特流?”（必须屏蔽传输媒介（?有线和无线?）和通信手段的差异）。?
?特性如下：?
?（1）机械特性：指明接口所用接线器的形状、尺寸、引脚数目...?

（?2）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围。?
?（3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压意义。?
?（4）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。?
?补充?
?数据在计算机中采取?并行传输?方式，但是数据在通信线路中使用的是传输方式一般都是?串行传输?（?出于经济考虑?）?
二.基本相关概念I.数据通信系统模型
?（1）??源点???：指的是源点设备所产生的的数据。例如，通过键盘敲出的汉字在计算机中会转变为数字比特流。??
?（2）?发送器??：为数字比特流进行编码的一种器件，只有通过编码后才能够在传输系统上进行运输。例如：调制器就是发送器的一种。??

?（3）?调制解调器??：??
?一种计算机计算机硬件，它能够把计算机的数字信号翻译成可以沿普通电话线传送的?模拟信号?（?信号在时间和数值上都是连续变化的?），这一些模拟信号又可以被线路另一个调制解调器接收，并翻译成计算机能够听懂的语言。?
??调制解调器和路由器的区别?参考：?
????https://baike.baidu.com/item/%E8%B0%83%E5%88%B6%E8%A7%A3%E8%B0%83%E5%99%A8/103486?fr=aladdin??????
???????https://zhidao.baidu.com/question/177145825.html???????????
?（4）?接收器?：接收传输系统传送来的信号，并把它转化为能够被目的设备处理的信息。典型的就是解调器。?

?（5）?终点(destination)??：?终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出，终点又称“?目的站?”或“?信宿?”。?
?（6）码元：一个码元就是一个脉冲信号。单位是Baud.?

?参考：?????https://www.zhihu.com/question/280404107????????
II.信道分类
?根据信道（?传播信息的媒介?）的传播方向，分为以下三种:              ?
?(1)?单工??通信??：只有一个方向的通信没有反方向的交互。如：广播电台。??
?（2）?半双工通信?：通信方向是双向的，但是不能够同时发送消息。?
?（3）?全双工通信?：通信方向是双向的，而且能够同时发送消息。?


?信道的极限容量?
?数字信号在通信的过程中，码元的传输速率越高、信号传输距离越远、噪声干扰越大或传输媒体质量越差，在接收端的波形失真越严重。为了解决这些问题产生了如下两个准则：?
?码间串扰：?

?I.奈式准则?
?在带宽为W（Hz）的低信道中，如果不考虑噪声的影响，则码元传输的最高速率为2W（码元/秒）。传输速率超过此上限，会产生严重的码间串扰问题。?
?II.香农公式?

三.传输媒体
?传输媒体也称为传输介质或传输媒介。根据有线和无线分为导引型媒介和非导引型媒介。?

I.导引型媒介（1）双绞线
?水晶头?

?双绞线和水晶头连接有两个标准：?

?连接步骤：?

?特点如下：?



?八根线的用途参考：?
?????https://zhidao.baidu.com/question/104710622.html???????
（2）光纤


?内部结构如下图?

?光纤特点：?

（3）同轴电缆
?特点：?
?（1）?体积大?，细缆的直径就有3/8英寸粗，要占用电缆管道的大量空间；?
?（2）不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；?
?（3）?成本高?，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在?现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代?。?
?思维拓展?
??小时候的通过天线来观看视频是如何实现的呢？??
?具体细节请参考：?
????https://zhidao.baidu.com/question/1247197391325112499.html?????
II.非导引型媒介（1）电磁波
?具体详细过程可以参考：?
????https://www.zhihu.com/question/321111427/answer/661455257?????
?麦克斯韦公式讲解如下?：
???http://www.360doc.com/content/21/0207/09/15805985_961097873.shtml?????
?无线波分类?

四.信道复用技术
??参考来源：https://blog.51cto.com/blogger/draft/1283445/h26976cb-8SeTMknJ??
??为什么要使用信道复用技术？??
??共享信道、最大限度提高信道利用率??
??复用：??就是将多个信号变成复合信号，然后可以通过同一个信道传输，节省成本。??
I.分类
??信道复用技术分为??
???（1）频分复用????技术??
??（2）时分复用????技术??
??（3）波分复用????技术??
?（4）??码分复用????技术??
?（5）??空分复用???技术?
?（6）??统计复用????技术??
?（7）??极化波????复用技术??
II.具体讲解（1）频分复用技术
?英文为?：??frequency division multiplex-ing technique.??
?将总带宽划分为若干个子频带，每个子信道只传输1路信号。?
?要求:?总频率宽度大于各个子信道的频率之和，在子信道之间设立隔离带，防止干扰。??
?特点?：所有的子信道之间的传输都是并行传输。??
?优点?：信道的复用率高。??
?缺点?：收发两端需要大量的载频（特定频率的无线电波）并且相同的载频必须同步，设备比较复杂。??

（2）时分复用技术
?英文名：?(??Time Division Multiplexing,TDM??）??
?简单理解就是大家使用相同的频谱，但是占用不同的时间段?，??采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号。??
??优点：??节省能源，最大化使用资源??。??
??缺点：??所有节点需要精确的时钟源，并且需要周期性校时；向网络中添加和删除节点都要有时隙分配和回收算法??

?参考内容来源?
???????https://www.zhihu.com/question/64179468/answer/2302129047???????
（3）波分复用技术
?英文名：?WDM（Wavelength Division Mutiplexing）??
?将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端（?信道间隔距离短，能够传递多种信号?）经过复用器汇合到一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经过复用器将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复信号。??
?缺点：?设备昂贵，技术复杂??。

（4）码分复用技术
?英文名：CMD(Code Division Multiplexing)
?通过不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。
?优点：抗窄频带干扰能力强，保密性强，各路的连接、变换较灵活
?缺点：电路复杂，难以实现。??

?正交性：
?在数学中，如果两条直线相互垂直，就称其正交，两条直线互不依赖（从向量角度来讲），在计算机中，该术语表示的是某种不依赖型和解耦性。?
?参考博客：?
【Physical Layer】???????https://zhuanlan.zhihu.com/p/142052783???????????

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