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计算机网络微课堂笔记第二章.md

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计算机网络微课堂笔记 第二章

2.1 物理层的基本概念

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物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。 物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异,使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

2.2 物理层下的传输媒体(了解)

导引型传输媒体

同轴电缆:

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双绞线

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光纤

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光在光纤中的传输原理

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电力线

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非导引型传输媒体

无线电波与微波

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红外线

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可见光

无线电频谱管理机构

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2.3 传输方式

串行传输和并行传输

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同步传输与异步传输

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单、半双工、全双工

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2.4 编码与调制

基础

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码元:在使用时间域的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形,简单来说,就是一段编码。image-20220612150116325

几种常用编码

不归零编码

在整个码元时间内,电平不会出现零电平。

存在同步问题不使用

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归零编码

自同步,编码效率低

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曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码

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常见调制方法

基础调制方法

缺点:一个码元只能表示一个比特信息

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混合调制

为了解决上述缺点,可以使用混合调制。

因为频率和相位是相关的,即频率是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位两个中的一个。

通常情况下,相位和振幅可以结合起来一起调制,称为正交振幅调制QAM。

正交振幅调制QAMimage-20220612151327419

2.5 信道的极限传输容量

信号的失真

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**码间串扰:**信号波形失去了码元之间的清晰界限。

奈氏准则相关

奈氏准则:在假定的理想条件下,为了避免码间串扰,码元传输速率是有上限的。 理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud = 2W 码元/秒 理想带通信道的最高码元传输速率=W Baud = W码元/秒

w:信道带宽(单位为Hz)

Baud:波特,即码元/秒

码元传输速率又称为波特率、调制速率、波形速率或符号速率。

它与比特率有一定关系: 当1个码元只携带1比特的信息量时,则波特率(码元/秒)与比特率(比特/秒)在数值上是相等的;当1个码元携带n比特的信息量时,则波特率转换成比特率时,数值要乘以n. 要提高信息传输速率(比特率),就必须设法使每一个码元能携带更多个比特的信息量。这需要采用多元制。

实际的信道所能传输的最高码元速率,要明显低于奈氏准则给出的这个上限数值。

Q:只要采用更好的调制方法,让码元可以携带更多的比特,岂不是可以无限制地提高信息的传输速率?

A:答案是否定的。因为信道的极限信息传输速率还要受限于实际的信号在信道中传输时的信噪比。image-20220612153048426

香农公式相关

带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率。image-20220612153237126

小总结

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在信道带宽一定的情况下,根据奈氏准则和香农公式,要想提高信息的传输速率就必须采用多元制(更好的调制方法)和努力提高信道中的信噪比。 自从香农公式发表后,各种新的信号处理和调制方法就不断出现,其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限。

章节总结XMind文件见课件