计网笔记 02 物理层

第2章 物理层

一、物理层功能

• 核心：比特流透明传输
• 4类特性：
  • 机械特性（接口形状/尺寸）
  • 电气特性（电压范围）
  • 功能特性（电平含义）
  • 规程特性（信号顺序）

二、设备与接口

• DTE：终端设备（计算机）
• DCE：通信设备（调制解调器）
• 连接方式：单工 / 半双工 / 全双工

三、传输介质

• 导向型：双绞线、同轴电缆、光纤
• 非导向型：无线（无线电、微波、卫星）

• 双绞线：UTP / STP，最常用
• 同轴电缆：抗干扰强
• 光纤：高速、远距离、抗干扰

四、以太网标准

• 10BASE-T：10Mbps，双绞线，100m
• 100BASE-TX：100Mbps
• 命名规则：速率 + Base（基带）+ 介质

五、时延

• 四类时延：
  • 发送时延：L / R
  • 传播时延：D / S
  • 处理时延
  • 排队时延
• 总时延：d = d_proc + d_queue + d_trans + d_prop

六、吞吐量

• 取决于链路瓶颈（最小速率）

七、数据通信基础

• 三部分：源系统、传输系统、目的系统
• 信号：数据的电/磁表示
• 模拟 vs 数字：连续 / 离散

八、通信方式

• 单工（单向）
• 半双工（轮流）
• 全双工（同时）

九、调制与编码

1. 基带 vs 带通

• 基带：直接传输数字信号
• 带通：调制到高频载波

2. 调制方式

• AM（调幅）
• FM（调频）
• PM（调相）
• QAM（幅度+相位）

3. 编码方式

• 非归零码
• 曼彻斯特编码（自同步）
• 差分曼彻斯特编码

4. PCM

• 采样 → 量化 → 编码

十、奈奎斯特 & 香农

• 奈奎斯特：C = 2B log₂V（无噪声）
• 香农：C = B log₂(1+S/N)（有噪声）
• 结论：带宽↑ 或 信噪比↑ → 速率↑

十一、比特率 vs 波特率

• 比特率：bit/s
• 波特率：码元/s
• 关系：Rb = N × log₂M

十二、同步方式

• 同步通信：连续发送（效率高）
• 异步通信：起始位+停止位（简单）

十三、复用技术

• FDM：频分复用（不同频率）
• TDM：时分复用（不同时间）
• WDM：波分复用（光纤）

十四、补充

• CDM（码分复用）：
  • 每个用户使用不同编码
  • 可同时同频传输
  • 抗干扰强（典型：3G）
• RS-232：
  • 串行通信标准
  • DTE - DCE 接口规范
  • 短距离、低速通信