规程：用于物理层的协议

传输媒体接口的特性：
(1)机械特性：接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等

(2)电气特性：接口电路的各条线上出现的电压范围

(3)功能特性：某条线上出现某一电平电压的意义

(4)过程特性：对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

数据通信系统划分：源系统、传输系统、目的系统

源系统的内容：

1. 源点：源点设备产生要传输的数据
2. 发送器：源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中传输；如调制器
3. 接收器：结束传输系统发送来的信号，并转换成能被目的设备处理的信息；如解调器
4. 终点：终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出

常用术语：

1. 消息：通信的目的是传送消息，如语音、文字、图像、视频等

2. 数据：是运送消息的实体；使用特点方式表示的信息，通常是有意义的符号序列

3. 信号：数据的电气或电磁表现
   ①模拟信号(连续信号)：代表消息的参数取值是连续的

   ②数字信号(离散信号)：代表消息的参数的取值是离散的

4. 码元：代表不同离散数值的基本波形
   物理层下的传输媒体
   
   2.2 有关信道的基本概念

1、信道：表示向某一个方向传送信息的媒体

2、信息交互的方式：

1. 单向通信(单工通信)：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互；只需要一条信道

2. 双向交替通信(半双工通信)：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送，而是一方发送另一方接收，一段时间后可以反过来；两条信道

3. 双向同时通信(全双工通信)：通信双方可以同时发送和接收信息；两条信道；传输效率最高

3、基带信号：来自信源的信号，如计算机输出的代表文字或图像的数据信号都是基带信号

4、调制分类：

1. 基带调制(编码)：仅对基带信号的波形进行变换，使其能与信道特性相适应，变换后的信号仍是基带信号

2. 带通调制：使用载波进行调制，把基带信号的频率范围移到较高频段，并转换为模拟信号，变换后的信号称为带通信号

5、常用编码方式：

1. 不归零制：正电平代表1，负电平代表0

2. 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0

3. 曼切斯特编码：位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1；也可反过来定义

4. 差分曼切斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，位开始边界没有跳变代表1

6、基本的带通调制方法：

1. 调幅：载波的振幅随基带数字信号而变化；如0或1分别对应无载波或有载波输出

2. 调频：载波的频率随基带数字信号而变化；如0或1分别对应频率f1或f2

3. 调相：载波的初始相位随基带数字信号而变化；如0或1分别对应于相位0度或180度

2.3、信道的极限容量

限制码元在信道上传输速率的因素：

(1)信道能够通过的频率范围：

    码间串扰：信号中高频分类受到衰减，在接收端收到的波形前沿和后沿不那么陡峭，每个码元所占时间界限不明确，失去了码元间的清晰界限的现象奈氏准则：在任何信道，码元传输的速率是有上限的，超过上限就会出现严重的码间串扰，使接收端对码元无法识别

(2)信噪比：

定义：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记作S/N

香农公式：信道的极限信息传输速率C是 其中W为信道带宽，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率

香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高

香农公式的意义：只要信息传输速率低于信道的极限速率，就一定存在某种方法来实现无差错的传输

1、导引型传输媒体

1.1. 双绞线

双绞线已成为局域网中的主流传输媒体
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)
无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)

1.2. 同轴电缆

细缆（适合短距离，安装容易，造价低）
粗缆（适合较大局域网，布线距离长，可靠性好）

1.3. 光纤

光纤有很好的抗电磁干扰特性和很宽的频带，主要用在环形网中

多模光纤（用发光二极管，便宜，定向性较差）
单模光纤（注入激光二极管，定向性好）

2、非导引型传输媒体

微波、红外线、激光、卫星通信

1、信道复用技术

这部分掌握码分复用计算即可

1. 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing)：所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽资源。
   

2. 时分复用TDM(Time Division Multiplexing)则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。
   

3. 统计时分复用 STDM(Statistic TDM)是改进的时分复用，明显地提高信道的利用率。
   

4. 波分复用 WDM (Wavelength Division Multiplexing)：光的频分复用
   

5. 码分复用 CDM (Code Division Multiplexing)常用的名词是码分多址 CDMA：有很强的抗干扰能力。

码分多址的计算靠一个例题就基本会了：

1. 速率标准不统一

2. 不是同步传输

现代的传输网络的传输媒体：光纤

1. ADSL技术：非对称数字用户线，将原有的模拟电话线进行改造，使其能够承载宽带业务。

2. 光纤同轴混合网(HFC)：是目前覆盖面较广的有线电视网，采用模拟技术，频分复用，主干部分使用光纤，入户部分使用同轴电缆。

3. FTTx技术：是一种实现宽带居民接入网的方案，代表多种宽带光纤接入方式。

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习题：

2.1 物理层解决的主要问题：

（1）尽可能屏蔽物理设备和传输媒体（2）怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流

2.2 规程与协议的区别：

规程就是指物理层的协议 

2.7 假定某信道受奈氏准测限制，最高码元速率为20000码元/s，采用振幅调制，把码元的振幅划分成16个不同等级来传送，求最高能获得的数据率

C=R*log(16)=20000b/s*4=80000b/s16种状态用4bits表示，码元速率为20000码元/s，每个码元能表示4bits，故答案为20000*4

2.8 假定要用3KHz带宽的电话信道传送64kb/s的数据，试问这个信道应具有多高的信噪比

C=W*log(1+S/N)，其中，W=3khz，C=64kb/s所以，1+S/N=2^(64/3)，S/N=2.64*10^6，(S/N)=10*log10(2.64*10^6)=64.2db

2.9 用香农公式计算，假定信道带宽为3100Hz，最大信道传输速率为35kb/s，若使最大信道传输速率增加60%，求信噪比S/N应增大多少倍？

C=Wlog(1+S/N)35000=3100*log(1+S/N)S/N=2^(350/31)-1=250535000*1.6=3100*log(1+x*S/N)x=109.396所以应增大109倍

2.11 假定一种双绞线衰减使0.7db/km，若容许由20db的衰减，试问使用这种双绞线的链路工作距离有多长？如果工作距离要增大到100km，应使衰减降低到多少？

(1) 20/0.7=28.6km(2) 20/100=0.2db

2.12 计算工作在1200nm到1400nm之间以及工作在1400nm到1600nm之间的光波的频带宽度,光速为2*10^8m/s

V=V/L1 - V/L21200nm~1400nm：带宽=2*10^8/1200*10^-9 - 2*10^8/1400*10^-9=23.8Thz1400nm~1600nm：带宽=2*10^8/1400*10^-9 - 2*10^8/1600*10^-9=17.86Thz

2.13 为什么使用信道复用技术？常用的信道复用技术有哪些？

为了实现共享信道、最大限度提高信道利用率频分、时分、码分、波分