计算机网络物理层

数据通信基础

• 信源：将消息转换为信号的设备，如计算机等
• 发送设备：将信源产生的信号进行适当的变换装置，使之适合于在信道中传输，主要包括编码和调制
• 信道：信号传输通道，如物理介质
• 噪声：自然界和通信设备中所产生的干扰
• 接收设备：完成发送设备反变换，还原原始发送信号
• 信宿：信号终点，将信号转换为供人们能识别的消息

常见数据通信术语

• 数据（data）：传送消息的实体
• 信号（signal）：数据的电气的或电磁的表示
• 模拟的（analogous）：参数的取值是连续的
• 数字的（digital）：参数的取值是离散的
• 码元（code）：信号基本波形（信号基本单元）
• 频带（spectrum）：信号频率范围
• 带宽（Bandwidth）：有效带宽
• 数据通信方式：单工、半双工、全双工
• 并行通信 vs 串行通信
• 同步通信 vs 异步通信

物理介质

导引型传输介质

• 架空明线：易受天气和外界电磁干扰，对外界噪声敏感，带宽有限
• 双绞线
  • 主要用于基带传输
  • 屏蔽双绞线 STP（Shielded Twisted Pair）
  • 非屏蔽双绞线 UTP（Unshielded Twisted Pair）
• 同轴电缆
  • 主要用于频带传输
• 光纤
  • 基本原理：光的全反射
  • 多模光纤和单模光纤

非导引型传输介质

• 自由空间
  • 无线电传播途径
  • 不同频段具有不同传播特性
• 地波传播
  • 频率较低的电磁波趋于沿地球表面传播
  • 有一定的绕射能力
  • 在低频和甚低频段，地波传播距离可以超过数百米或数千公里
• 天波传播
  • 电离层，距离地表约60-400Km高度
  • 频率较高的电磁波会被电离层反射
  • 电离层的密度和厚度随时间随机变化
  • 电磁波可以传播 10000 km以上
  • 随参信道
• 视线传播
  • 频率高于 30 MHz 的电磁波将穿透电离层，不会被反射回来
  • 沿地面绕射能力也很弱
  • 通常采用视线无障碍的点对点直线传播
  • 可以设立地面中继站或卫星中继站进行接力传输