物理層
物理層的基本概念
物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流
用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程(procedure) 。其實物理層規(guī)程就是物理層協(xié)議。
接口特性
- 機械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。平時常見的各種規(guī)格的接插件都有嚴格的標準化的規(guī)定。
- 電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。
- 功能特性 指明某條線上一出現(xiàn)的某一電平的電壓的意義。
- 過程特性 指明對丁不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。
數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型
一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。
源系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：
? 源點(source) 源點設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，例如，從計算機的鍵盤輸入漢字，計算機產(chǎn)生輸出的數(shù)字比特流。源點又稱為源站或信源。
? 發(fā)送器 通常源點生成的數(shù)字比特流要通過發(fā)送器編碼后才能夠在傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。典型的發(fā)送器就是調(diào)制器?，F(xiàn)在很多計算機使用內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器（包含調(diào)制器和解調(diào)器），用戶在計算機外面看不見調(diào)制解調(diào)器。
目的系統(tǒng)一般也包括以下兩個部分：
? 接收器 接收傳輸系統(tǒng)傳送過來的信號，并把它轉(zhuǎn)換為能夠被目的設(shè)備處理的信息。典型的接收器就是解調(diào)器，它把來自傳輸線路上的模擬信號進行解調(diào)，提取出在發(fā)送端置入的消息，還原出發(fā)送端產(chǎn)生的數(shù)字比特流。
? 終點(desti nati on) 終點設(shè)備從接收器獲取傳送來的數(shù)字比特流，然后把信息息輸出終點又稱為目的站或信宿。
根據(jù)信號中代表消息的參數(shù)的取俏方式不同，估號可分為以下兩大類：
- 擬信號，或連續(xù)信號一代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。
- 數(shù)字信號，或離散信號一代表消息的參數(shù)的取值是離散的
有關(guān)信道的幾個基本概念
- 單向通信 又稱為單工通信，即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 又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當然也就不能同時接收）。。
- 雙向同時通信 又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息
來自信源的信號常稱為基帶信號（即基本頻帶信號）。基帶信號往往包含較多的低頻分量或直流分量，而許多信道并不能傳輸這種分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進行調(diào)制(modulation)
調(diào)制可分為兩大類。 一類是僅僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠與信道特性相適應(yīng)。這類調(diào)制稱為基帶調(diào)制．由于這種基帶調(diào)制是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為另一種形式的數(shù)字信號，因此大家更愿總把這種過程稱為編碼(coding)。另一類調(diào)制則需要使用載波(carrier)進行調(diào)制，把基帶信號的頻率范圍搬移到較高的頻段，并轉(zhuǎn)換為模擬信號，這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸。經(jīng)過載波調(diào)制后的信號稱為帶通信號，而使用載波的調(diào)制稱為帶通調(diào)制。
(I) 常用編碼方式
(2) 基本的帶通調(diào)制方法
信道的極限容量
數(shù)字通信的優(yōu)占：雖然信號號在信道上傳 輸時會不可避免地產(chǎn)生失真
- 信道能夠通過的頻率范圍
具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。
在帶寬為W(Hz) 的低通信道中，若不考慮噪聲影響，則碼元傳輸?shù)淖罡咚俾适?2W （碼元／秒）。傳輸速率超過此上限，就會出現(xiàn)嚴重的碼
間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。 - 信噪比
所謂信噪比就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比，常記為 S/N
信噪比(dB) = 10 $\log_{10} (S/N) $(dB)
香農(nóng)公式指出信道的極限信息傳輸速率C = W log ? 2 ( 1 + S I N ) \log_2(1+SIN) log2?(1+SIN) (bit/s)
物理層下面的傳輸媒體
傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。傳輸媒體可分為兩大類，即導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體
導引型傳輸媒體
-
雙絞線
把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來就構(gòu)成了雙絞線。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。
無屏蔽雙絞線 UTP (Unsh ielded Twisted Par)的價格較便宜。當數(shù)據(jù)的傳送速率增高時，可以采用屏蔽雙絞線 (Shelded Twisted Par, 簡稱為 STP) 。
常用雙絞線類別
| 絞合線類別 | 帶寬 | 線纜特點 | 典型應(yīng)用 |
|---|---|---|---|
| 3 | 16 MHz | 芯雙絞線 | 校擬電話：傳統(tǒng)以太網(wǎng)(10 Mbit/s) |
| 5 | 100 MHz | 與3類相比增加絞合度 傳輸速率 100 Mbit/ （距寬 100 m) | |
| 5E （超5類） | 125 MHz | 與5類相比衰減更小 | 1Gb（距離 100m) |
| 6 | 250 MHz | 改善串擾性能．可使用屏蔽雙絞線 | 傳輸逑率 10 Gbit/s （距離 35~55 m) |
| 6A | 500 MHz | 改善串擾性能．可使用屏蔽雙絞線 | 傳輸速率 10 Gbit/s （距離 100 m) |
| 7 | 600Mhz | 必須使用屏蔽雙絞 | 傳輸速超過 1OGbit/s, 距離 IOOm |
| 8 | 2000 MHz | 必須使用屏蔽雙絞線 | 25 Gbit或40 Gbit/s, 距離 30m |
| 無論是哪種類別的雙絞線，衰減都隨頻率的升高而增大。使川更租的導線可以減小衰減，但卻增加了導線的重品和價格。信號應(yīng)當有足夠大的振幅，以便在噪盧干擾下能夠在接收端正確地被檢測出來。雙絞線的最高速率還與數(shù)字估號的編碼方法有很大的關(guān)系。 |
-
同軸電纜
同軸電纜由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導體屏蔽層（也可以是單股的）以及絕緣保護套層所組成。由于外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性.
-
光纜
光纖通信就是利用光導纖維（以下簡稱為光纖）傳遞光脈沖來進行通信的。有光脈沖相當于 ，而沒有光脈沖相當于 。由于可見光的頻率非常高，約為 1 0 8 10^8 108 MHz 的量級
光纖
光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點，而且還具有其他的一些特點：
(I) 傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸特別經(jīng)濟。
(2) 抗雷電和電磁千擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。
(3) 無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。
(4) 體積小，重量輕。這在現(xiàn)有電纜節(jié)道已擁塞不堪的情況下特別有利。
非引導型傳輸媒體
無線電微波通信在當前的數(shù)據(jù)通信中占有特殊重要的地位
在使用微波頻段的無線蜂窩通信系統(tǒng)中，有時基站向手機發(fā)送的信號被障礙物阻擋了，無法直接到達手機。但基站發(fā)出的信號可以經(jīng)過多個障礙物的數(shù)次反射到達手機
為實現(xiàn)遠距離通信必須在一條微波通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站。中繼站把前一站送來的信號經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站，這種通信方式稱為“微波接力”。
微波接力通信可傳輸電話、電報、圖像、數(shù)據(jù)等信息。其主要特點是：
- 微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。
- 因為工業(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，對微波通信的危害比對短波和米波（即甚高頻）通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高。
- 與相同容量和長度的電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少見效快，易跨越山區(qū)、江河。
當然，微波接力通信也存在如下的一些缺點：
- 相鄰站之間必須直視常稱為視距 LOS LOS (Line of Sight),不能有障礙物。有時一個天線發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達接收天線，因而造成失真。
- 微波的傳播有時也會受到惡劣氣候的影響。
- 與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。
- 對大量中繼站的使用和維護要耗費較多的人力和物力。
信道復(fù)用技術(shù)
最基本的復(fù)用就是頻分復(fù)用 FDM (Frequence Division Multiplexing)和時分復(fù)用 TDM(Time Division Multiplexing)。頻分復(fù)用的概念是這樣的。例如，有N路信號在一個信道中傳送?？梢允褂谜{(diào)制的方法，把各路信號分別搬移到適當?shù)念l率位置，使彼此不產(chǎn)生干擾，時分復(fù)用則是將時間劃分為一段段等長的時分復(fù)用幀（即 TDM 幀）。時分復(fù)用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。這兩種復(fù)用方法的優(yōu)點是技術(shù)比較成熟，但缺點是不夠靈活。時分復(fù)用更有利于數(shù)字信號的傳輸。
用 STDM (Statistic TDM)是一種改進的時分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。集中器（concentr or) 常使用這種統(tǒng)計時分復(fù)用。
波分復(fù)用
波分復(fù)用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)就是光的頻分復(fù)用
現(xiàn)在已能做到在一根光纖上復(fù)用幾十路或更多路數(shù)的光載波信號。光千是就使用了密集波分復(fù)用 DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)
碼的復(fù)用
? 碼分復(fù)用CDM，又稱碼分多址（Code Division Multiple Access, CDMA）。
- 可以實現(xiàn)多個用戶同時使用同樣的頻率進行通信。
- 如何實現(xiàn)？—— 通過各用戶的碼序列進行區(qū)分。
寬帶接入技術(shù)
ADSL 技術(shù)
非對稱數(shù)字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)技術(shù)是用數(shù)字技術(shù)對現(xiàn)有模擬電話的用戶線進行改造，使它能夠承載寬帶數(shù)字業(yè)務(wù)。
基于 ADSL 的接入網(wǎng)由以下三大部分組成：數(shù)字用戶線接入復(fù)用DSLAM (DSL Access Multiplexer) 、用戶線和用戶家中的一些設(shè)施。數(shù)字用戶線接入復(fù)用器包括許多 ADSL 調(diào)制解調(diào)器。 ADSL 調(diào)制解調(diào)器又稱為接入端接單元 ATU (Access Termination Unit)。由于 ADSL 調(diào)制解調(diào)器必須成對使用，因此把在電話端局（或遠端站）和用戶家中所用的 ADSL 調(diào)制解調(diào)器分別記為 ATU-C 和 ATU-R 。
光纖同軸混合網(wǎng) (HFC 網(wǎng)）
它采用模擬技術(shù)的頻分復(fù)用對電視節(jié)目進行單向廣播傳輸。但以后有線電視網(wǎng)進行了改造，變成了現(xiàn)在的光纖同軸混合網(wǎng) (HFC 網(wǎng)）。
要使現(xiàn)有的模擬電視機能夠接收數(shù)字電視信號，需要把一個叫作機頂盒(set-t box)設(shè)備連接在同軸電纜和用戶的電視機之間。但為了使用戶能夠利用 HFC 網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)，以及在上行信道中傳送交互數(shù)字電視所需的一些信息，我們還需要增加一個為 HFC 網(wǎng)使用的調(diào)制解調(diào)器，它又稱為電纜調(diào)制解調(diào)器（cable modem) 。電纜調(diào)制解調(diào)器可以做成一個單獨的設(shè)備（類似于 ADSL 的調(diào)制解調(diào)器），也可以做成內(nèi)置式的，安裝在電視機的機頂盒里面。用戶只要把自己的計算機連接到電纜調(diào)制解調(diào)器，就可方便地上網(wǎng)了文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-784091.html
FTTx 技術(shù)
光纖到路邊 FTTC (C 表示Curb) 、光纖到小區(qū) FTTZ (Z 表示 Zone) 、光纖到大樓 FTTB CB 表示 Building)、光纖到樓FTTF (F 表示 Floor) 、光纖到辦公室 FTTO (O 表示 office) 、光纖到桌面 FTTD (DDesk)文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-784091.html
到了這里，關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò) 物理層的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
