【计算机网络】第二章:物理层
2.1 物理层定义的标准
物理层解决如何在链接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。
物理层的主要任务:确定传输媒体的接口的一些特性,包括,
机械特性:接口形状,大小,引线数量
电气特性:例如规定电压范围(-5V-5V)
功能特性:例如规定-5V上0,+5V是1
过程特性:也称规程特性,规定建立连接时各个相关部件的工作步骤
2.2 数据通信基础知识
2.2.1 通信的目的是传送消息
数据(data)——运送消息的实体。
信号(signal)——数据的电气或电磁的表现。
->模拟信号——代表信息的参数的取值是连续的。
->数字信号——代表信息的参数的取值是离散的。
码元(code)——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。
->在数字通信中常常用时间间隔相同的符号表示一个二进制数字,这样的时间间隔内的信号称为二进制码元。这个间隔称为码元长度,1 code可以携带n bit信息量(此时电压会有多个取值,例如1,2,…,7V,而不是只有2个取值)。
2.2.2 信道的概念
信道一般表示向一个方向传输信息的媒体。所以通信线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道。
->单向通信(单工通信)——只能有一个方向的通信,没有反向交互。
->双向交替通信(半双工通信)——通信的双方都可以发送信息,但是不能双方同时发送或接收。
->双向同时通信(全双工通信)——通信的双发可以同时发送和接收。
2.2.3 什么是基带(baseband)和带通(base pass)信号?
基带信号(基本频率信号)——来自信源的信号,例如计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号,比如说我们说话的声波。
带通信号——把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围迁移到较高的频段以便在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
因此在传输距离较近时,采用基带传输方式(衰减不大,信号内容不会变化)。传输距离较远时,采用带通传输方式,例如从计算机到监视器,打印机等外设的信号。
2.2.4 几种基本的调制方法
从基带信号到带通信号,涉及到 调频(AM),调频(FM),调相(PM)。
2.2.5 常用编码方式
单极性不归零编码:只使用一个电压值,高电平表示1,低电平表示0.
双极性不归零编码:用幅值相等的正负电平表示二进制数1和0.
单极性归零编码:发送码1时高电平在整个码元期间只持续一段时间,其余时间返回零电平。
双极性归零编码:正负零三个电平,信号本事携带同步信息。
曼彻斯特编码:单极性编码的缺点是没有办法区分此时是没有信号,还是有信号,但是信号是0.
->这种编码方式是bit中间有信号,低-高跳转表示0,高-低跳转表示1,一个时钟周期只可以表示一个bit,并且必须通过两次采样才能得到一个bit。它能携带时钟信号,而且能区分此时是没有信号还是信号为0.
差分曼彻斯特编码:抗干扰能力比曼彻斯特编码更强。bit与bit之间有信号跳变,表示下一个bit为0,bit与bit之间没有信号跳变,表示下一个bit为1。
2.2.6 信道极限容量
信道极限容量取决于失真的大小,当失真过大时,接收信号无法还原发送信号。
2.2.7 奈氏(Nyquist)准则
在理想条件下(无噪声/干扰/失真),为了避免码间串扰,码元的传输速率是有上限的。如果信道的频带越宽(信号高频分量越多),则用更高的速率传输码元也不会出现码间串扰。
2.2.8 信噪比和香农(Shannon)公式
信道的极限信息传输速率C(带宽受限且有Gauss白噪声干扰时的信道极限且无差错时的信息传输速率)可表示为,
C = W log2(1 + S / N) b/s
->W是信道的带宽(Hz);
->S是信道内所传信号的平均功率;
->N是信道内的Gauss噪声的功率。
可以发现,减少速度和增大功率能提高准确度。
信道的带宽或信道中的信噪比(S/N)越大,则信息的极限传输速率C就越高;
只要信息传输速率小于信道的极限传输速率C,就一定能实现某种无差错传输;
若带宽W或信噪比(S/N)没有上限,则极限传输速率C也没有上限(虽然不可能);
实际上,信道能达到的最高传输速率要比C低不少;
2.2.9 奈氏(Nyquist)准则和香农公式的应用范围
2.3 物理层下面的传输介质
2.3.1 导向传输媒体
导向传输媒体中,电磁波沿着固体媒体传播。
双绞线:
->屏蔽/非屏蔽双绞线(STP/UTP)
同轴电缆:
->50欧姆同轴电缆(基带同轴电缆)——用于数字传输,多用于基带传输;
->75欧姆同轴电缆(宽带同轴电缆)——用于模拟传输,多用于带通传输;
光缆:
网线:
->直通线——双绞线夹线顺序两端一致(1白橙2橙3白绿4蓝5白蓝6绿7白棕8棕,口诀“橙白橙/绿白蓝/蓝白绿/棕白棕”),这是100M的标准(568B),也称正线/标准线/直通线。当用于10M和100M时,下图只用了1,3,2,6线。对于1000M的网络,8根线都会用上。
直通线应用最广,这种类型的以太网电缆用来实现以下连接:主机到交换机/集线器,路由器到交换机/集线器。
->交叉线——一般不同设备连接用直通线,同类设备用交叉线。也用于集线器到交换机,路由器到主机连接。
注意,现在网卡能够自动协商,所以交叉线和直通线已经无所谓了,连错了也没关系。
光纤:
单模光纤——只能传输一种电磁波;直径小;用于有线电视网络,传播特性好,带宽可达10GHz,可以在一根光纤中传输60套PAL-D电视节目。
多模光纤——能传输多种电磁波;直径大;
2.3.2 非导向传输媒体
非导向传输媒体指自由空间,其中的电磁波传输称为无线传输。
无线传输的频段很广。
短波通信主要是靠电离层的反射,但短波信道的通信质量较差;
微波在空间主要是直线传播(延迟大)——地面微波接力通信;微信通信。
电信领域使用的电磁波的频谱如下,
2.3.3 物理层设备
集线器:
工作特点是在网络中只起到信号放大和重发作用,目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力。最大传输距离是100m;集线器是一个大的冲突域(意思是某个时间点只能是2台设备进行通信)。
很少用集线器了,它不安全,一般用交换机。
2.4 信道复用技术
复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。
2.4.1 频分复用(FDN: frequency division multiplexing)
用户在分配到一定的频带后,在通信过程中始终站用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源(带宽指频率带宽不是数据的发送速率)。
2.4.2 时分复用(TDN: time division multiplexing)
实现机制:
时分复用可能会造成线路资源的浪费,由于计算机数据的突发性质,用户对分配到的子信道的利用率一般不高。
2.4.3 统计时分复用(STDM: statistic TDM)
需要在放置前添加标记。
2.4.4 波分复用(WDM: wavelength division multiplexing)
就是光的频分复用。
2.4.5 码分复用
常用的名词是码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)
各用户使用经过特殊挑选的不同码型,因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。
每一个比特时间划分为m个短的间隔,称为码片(chip)。
任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1.
任何一个码片向量和该码片反码向量的规格化内积都是-1.
缺点:表示一个bit需要更多的数据。
2.5 数字传输系统
主要讲的是广域网的数据传输。
脉码调制(PCM)技术。欧洲是E1标准(30路),北美是T1(24路,时分复用)。
2.6 带宽接入技术
2.6.1 非对称数字用户链路ADSL
使用电话线。用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造(xDSL),把0-4kHz留给传统电话使用,把原来没有利用的高频谱段留给用户上网使用。
基于ADSL的接入网组成如下图,
数字用户线接入复用器DSLAM(DSL Access Multiplexer)
接入端单元(Access Termination Unit)
ATU-C(C表示端局Central Office)
ATU-R(R代表远端Remote)
电话分离器PS(POTS Splitter)
2.6.2 DMT技术
采用频分复用,把40kHz以上一直到1.1MHz的高频谱划分为徐队子信道,其中25个子信道用于上行信道,249个子信道用于下行信道(因为下载的情景多于上传)。每个子信道占据4kHz的带宽,并使用不同的载波进行数字调制。这种做法相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传输数据。
2.6.3 光纤同轴混合网HFC(Hybrid Fiber Coax)
HFC网是在目前覆盖范围很广的有线电视网CATV基础上开发的一种居民宽带接入网。除了可以传送CATV外,还可以提供电话/数据/和其它宽带交互型业务。现有CATV网是树形拓扑结构的同轴电缆网络,它采用 模拟技术的频分复用 对电视节目进行单向传输。HFC需要对CATV网进行改造。
每个用户要安装一个用户接口盒。
2.6.4 FTT技术(光纤到XX技术)
->光纤到家技术(Fiber to the home):光纤一直铺设到用户家庭(155MB/s)。
->光纤到大楼技术(Fiber to the building):光纤进入大楼后就转为电信号,然后用电缆或双绞线分配到各用户。
->光纤到路边技术(Fiber to the curb):从路边到各用户可以使用星形结构的双绞线作为传输媒体(155MB/s)。
参考文献
https://www.bilibili.com/video/BV1Tb411x7CE?t=638&p=100
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解析如下:1、长按电脑电源键直至关机,然后再按一次电源健重启电脑,按F8健进入安全模式2、安全模式下进入Windows系统桌面后,按住“winR”打开运行窗口,输入“services.msc”打开服务设置3、在服务界面,选中…...
2022/11/19 21:17:18 - 错误使用 reshape要执行 RESHAPE,请勿更改元素数目。
%读入6幅图像(每一幅图像的大小是564*564) f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...
2022/11/19 21:17:16 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...
win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面,在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机,虽然这比较麻烦,但是对系统进行配置和升级…...
2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57