吐血整理 《计算机网络 五层协议之物理层（上）》
物理層（中篇）
物理層（下篇）
物理層（上篇）
- 1.物理層的主要功能以及特性
- 1.1物理層的主要功能
- 1.2物理層的主要特性
- 2.數據通信相關的幾個術語
- 2.1 數據通信基本概念
- 3.信道有關的基本概念
- 3.1信道：
- 3.2調制分類
- 3.3常用調制編碼方式
- 3.4.基帶調制常用編碼方式
- 3.4.1不歸零碼（NRZ：Non-Return to Zero）
- 3.4.2曼徹斯特碼（Manchester），也稱相位編碼
- 3.4.3差分曼徹斯特碼（Differential Manchester）
- 3.5.帶通調制
1.物理層的主要功能以及特性
1.1物理層的主要功能
- 在傳輸介質上為通信的網絡結點建立、管理和釋放物理連接；
- 實現透明的比特流的傳輸。
- 注意：
- 物理層傳輸的數據單元是”0、1”比特；
- 物理層不關心比特流里攜帶數據的信息，只關心比特流的正確傳輸。
1.2物理層的主要特性
2.數據通信相關的幾個術語
2.1 數據通信基本概念
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數據(data)——運送消息的實體。
- 模擬數據——數據的取值連續變化。
- 數字數據——數據的取值為不連續數值。
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信號(signal)——數據的電氣的或電磁的表現。 是數據的載體，是數據在傳輸 介質上傳輸過程中的表示形式
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“模擬的”(analogous)——代表消息的參數的取值是連續的。
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“數字的”(digital)——代表消息的參數的取值是離散的。
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碼元(code)——在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形。
- 使用二進制編碼時，只有兩種不同的碼元，一種代表0狀 態，一種代表1狀態。
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數據通信——指在不同計算機之間傳送表示字母、數字、符號的二進 制代碼0、1比特序列的模擬或數字信號的過程。
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調制——將數字信號轉換為模擬信號的過程。
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解調——將模擬信號轉換為數字信號的過程。
3.信道有關的基本概念
3.1信道：
信道表示向某一個方向傳送信息的媒體。它不等價于通信電路，一條可 雙向通信的電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。
信道的幾個基本概念–信道 從通信雙方信息交換的方式來看，有以下三種基本方式：
- 單向通信（單工通信）——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
- 雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發送信息，但不 能 雙方同時發送(當然也就不能同時接收)。
- 雙向同時通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時發送和接收信息
來自信源的信號稱為基帶信號（即基本頻帶信號）。基帶信號往往含有較多 的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流 分量。因此必須對基帶信號進行調制(modulation)。
3.2調制分類
調制分為兩大類：
3.3常用調制編碼方式
3.4.基帶調制常用編碼方式
1）不歸零碼NRZ
2）曼徹斯特碼（manchester）
3）差分曼徹斯特碼（difference manchester）
3.4.1不歸零碼（NRZ：Non-Return to Zero）
原理：
用兩種不同的電平分別表示二進制位“0”和“1”，高電平表示 “0”，低電平表示“1”。
優點：容易實現。
缺點：缺乏同步功能，難以分辨一位的結束和另一位的開始；
? 發送方和接收方必須有時鐘同步；
若信號中“0”或“1”連續出現，信號直流分量將累加。
3.4.2曼徹斯特碼（Manchester），也稱相位編碼
原理：每一位中間都有一個跳變，從低跳到高表示“1”，從高跳到低表示 “0”。也可以反過來定義。
優點：克服了NRZ碼的不足。每位中間的跳變既可作為數據，又可作 為時鐘，能夠自同步。
3.4.3差分曼徹斯特碼（Differential Manchester）
原理：每一位中間都有一個跳變，每位開始時有跳變表示“0”，無跳 變表示“1”。位中間跳變表示時鐘，位前跳變表示數據。
優點：時鐘、數據分離，便于 提取。
3.5.帶通調制
使用載波調制，將基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段， 并轉換為模擬信號。
最基本的二元制調制方法有以下三種：
- **調幅(AM)：**載波的振幅隨基帶數字信號而變化。
- 調頻(FM)：**載波的頻率隨基帶數字信號而變化。
- 調相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。
為了達到更高的信息傳輸速率，可采用多元制的振幅相位混合調制方法
如圖為正交振幅調制(QAM)
- ：載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。
總結
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