计算机网络快速入门--2--物理层
2018-03-26 01:05
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值得注意的是,物理层并只不是指的具体的传输媒介,例如光纤,电缆等。
模拟信号,调制解调器到电话端局之间的信号。
数字信号,PC到调制解调器之间的信号
所以聪明的先人们就提出了两种调制策略,一种是带基调制,另一种是带通调制。
通过上面的图片,我们可以看出,如果我们传输比特流,那么,经过远距离传输之后,我们根本无法知道,0有多少个,1有多少个,在0或1连续的情况下,更是难以分辨。
所以就有了下面的三种编码机制,我们可以看出,不管是0或者1,它都有一个动作,这样,我们就能知道,到底有几个0,几个1。
所以,各大调制解调器运营商都为了更加接近这个速率,所以就有人想出来一种办法,通过编码的方式,让每一个码元承载更多的信息量,例如101011000,我要传输这个比特流,就要使用9种不同频率的波,但是,如果我们将101,011,000,进行分组,这样就能让每一个码元承载更多的信息量。
双绞线是有两根相互绝缘的铜线并排放在一起,就像DNA的结构一样,螺旋构成,并且,绞合度越高,抗干扰能力越强,质量越好,传输越快。
光缆被得到广泛应用,采用石英玻璃制成,如果折射角足够大,就会形成全反射。
这里的可以用到频分复用,时分复用。
频分复用让多个用户共用同一根线路,在同样的时间内,占用不同的带宽资源。
每个用户在传输的过程中,一人一个频率,将所有的用户的波加和到一起,再发送,我们直到,波有相互不干扰的特性,例如,我们在水中丢两个石头,两个波的传播不会相互干扰,在一段进行合波复用,在另一段进行分用,频分复用在电话中最常用。
时分复用,同一根线路,周期的为多个用户传输数据,例如用户1要传输AAA,用户2要传输CCC,那么,如果用时分复用就可能是,ACACAC,但是可能存在,只有2个A或者一个A的情况,那么如果还是使用时分复用,是不是白白浪费了一次复用的机会呢?这时候就有了统计时分复用。统计时分复用就是在传输的过程中,给数据加一个标记,哪个接口传过来的就加个标记,然后接收端收到信号之后,识别标记,将对应标记的信号发送给对应的接口。
波分复用,该复用可以跟频分复用一样理解,并且该技术还用到了放大信号的办法,两个接收站之间可能存在几个放大器。
码分复用,该复用在联通中被广泛应用,例如,我们也通常称为CDMA,该复用技术,事实上就是讲一个比特拆分成多个比特来表示,我们将这样一个拆分单元称为码片,并且这串码片序列只能与接收者进行运算得到正确的信息
我们将比特流中的1用一个序列00011011表示,0用反码11100100表示,我们将这个站位S站,接收端也用这个序列00011011,我们将0用-1表示,这时得到的序列是-1-1-111-111和111-1-11-1-1,结收端,-1-1-111-111,这时候,如果我们想往接收端发送1,那么就需要发1-1-111-111就行了,如果想法0就只需要发111-1-11-1-1就行了,原因是,发送的序列与接收端作内积运算,再除以发送的字节数量刚好是1,而发送0的时候,发送的序列与接收端的序列做内积运算,刚好是-1,而我们用-1表示0,如果还有其他的发送站,这时候发送的序列与接收端的内积一定是0。(所谓的内积就是,例如(1,1,-1) 与反码(-1,-1,1),[1x(-1) + 1x(-1) + (-1) x 1]/3 = -1)
码分复用的缺点,一个bit要用m个bit来表示,如果使用CDMA技术的手机过多,为了区分,那么表示一个bit用到序列位数就越多。
学完了码分复用,是不是你会联想到,窃听技术?如果你想听到别人的信息,你只需要造一个跟他码片序列一样的片段就可以了,这样在接收信息的时候,你也能收到信息。
但是当时,并没有用道上传的功能,都是用到下载,那么上传你的这部分,就被后面的人利用起来传播上网信号,这就成了ADSL网络通信。
数据通信系统模型
一个数据通信系统可划分为三大部分,发送装置,传输系统,目的系统模拟信号,调制解调器到电话端局之间的信号。
数字信号,PC到调制解调器之间的信号
调制策略
通常的,我们无法直接将比特流通过远距离传输到另一个地方,如果你尝试着将比特流直接传输,那么达到一定距离,它会被损耗的面目全非,也就是我们所说的信号衰减。所以聪明的先人们就提出了两种调制策略,一种是带基调制,另一种是带通调制。
带基调制
通过编码的方式来将比特流进行转换,我们知道,我们可以用正电代表,负电代表0,这就构成了我们所知的比特流,110100001等等,那么我们用图形来描述通过上面的图片,我们可以看出,如果我们传输比特流,那么,经过远距离传输之后,我们根本无法知道,0有多少个,1有多少个,在0或1连续的情况下,更是难以分辨。
所以就有了下面的三种编码机制,我们可以看出,不管是0或者1,它都有一个动作,这样,我们就能知道,到底有几个0,几个1。
带通调制
通过带通调制,将比特流转换成波传输,那么,这时候,我们就可以利用电磁波,电磁波是一种光波,而光的传播速率是可想而知的,这在通信上,我们就能进一步提高传播速率,那么带通调制是如何实现的呢?信噪比
噪声存在所有的电子设备和通信道中,当噪声达到一定的程度,会影响信号的传播,信号评价功率与噪声评价功率的比值,计算公式为,10log2(S/N),在此基础上,香农提出出了一个公式,指出的是信道的极限信息传输速率,C=Wlog2(1+S/N) (b/s)。所以,各大调制解调器运营商都为了更加接近这个速率,所以就有人想出来一种办法,通过编码的方式,让每一个码元承载更多的信息量,例如101011000,我要传输这个比特流,就要使用9种不同频率的波,但是,如果我们将101,011,000,进行分组,这样就能让每一个码元承载更多的信息量。
传输媒体
常用的传输媒介有双绞线、同轴电缆、光缆。双绞线是有两根相互绝缘的铜线并排放在一起,就像DNA的结构一样,螺旋构成,并且,绞合度越高,抗干扰能力越强,质量越好,传输越快。
光缆被得到广泛应用,采用石英玻璃制成,如果折射角足够大,就会形成全反射。
非引导型传输媒体
通过多个发射站进行接力,发送微波,能微波在传输的过程中,不容易失真,或者采用卫星通信。信道复用技术
A B C如果想与D E F通信,我们不必单独建立三个通信,而是看可以通过一个通信道来为多个用户传输数据。这里的可以用到频分复用,时分复用。
频分复用让多个用户共用同一根线路,在同样的时间内,占用不同的带宽资源。
每个用户在传输的过程中,一人一个频率,将所有的用户的波加和到一起,再发送,我们直到,波有相互不干扰的特性,例如,我们在水中丢两个石头,两个波的传播不会相互干扰,在一段进行合波复用,在另一段进行分用,频分复用在电话中最常用。
时分复用,同一根线路,周期的为多个用户传输数据,例如用户1要传输AAA,用户2要传输CCC,那么,如果用时分复用就可能是,ACACAC,但是可能存在,只有2个A或者一个A的情况,那么如果还是使用时分复用,是不是白白浪费了一次复用的机会呢?这时候就有了统计时分复用。统计时分复用就是在传输的过程中,给数据加一个标记,哪个接口传过来的就加个标记,然后接收端收到信号之后,识别标记,将对应标记的信号发送给对应的接口。
波分复用,该复用可以跟频分复用一样理解,并且该技术还用到了放大信号的办法,两个接收站之间可能存在几个放大器。
码分复用,该复用在联通中被广泛应用,例如,我们也通常称为CDMA,该复用技术,事实上就是讲一个比特拆分成多个比特来表示,我们将这样一个拆分单元称为码片,并且这串码片序列只能与接收者进行运算得到正确的信息
我们将比特流中的1用一个序列00011011表示,0用反码11100100表示,我们将这个站位S站,接收端也用这个序列00011011,我们将0用-1表示,这时得到的序列是-1-1-111-111和111-1-11-1-1,结收端,-1-1-111-111,这时候,如果我们想往接收端发送1,那么就需要发1-1-111-111就行了,如果想法0就只需要发111-1-11-1-1就行了,原因是,发送的序列与接收端作内积运算,再除以发送的字节数量刚好是1,而发送0的时候,发送的序列与接收端的序列做内积运算,刚好是-1,而我们用-1表示0,如果还有其他的发送站,这时候发送的序列与接收端的内积一定是0。(所谓的内积就是,例如(1,1,-1) 与反码(-1,-1,1),[1x(-1) + 1x(-1) + (-1) x 1]/3 = -1)
码分复用的缺点,一个bit要用m个bit来表示,如果使用CDMA技术的手机过多,为了区分,那么表示一个bit用到序列位数就越多。
学完了码分复用,是不是你会联想到,窃听技术?如果你想听到别人的信息,你只需要造一个跟他码片序列一样的片段就可以了,这样在接收信息的时候,你也能收到信息。
ADSL宽带接入技术
通过统计,发现用户上传量少,下载量多,这就将通信频段分为两部分,一部分为上传,一部分为下载。但是当时,并没有用道上传的功能,都是用到下载,那么上传你的这部分,就被后面的人利用起来传播上网信号,这就成了ADSL网络通信。
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