计算机网络基础物理层思维导图

illusion

2022-07-20

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计算机网络基础物理层思维导图

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计算机网络基础物理层基本介绍

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思维导图大纲

物理层

通信基础

信号

信号：数据的电气或者电磁的表现。而数据是传送信息的实体。

注：无论数据或信号，都是既可以是模拟的也可以是数字的。“模拟就是连续变化的”“数字的表示取值仅允许是有限的离散值”

信道传输的信号分为基带信号和带宽信号。基带信号是将数字信号0和1直接用两种不同的电压表示，然后传输到数字信道上传输，称为基带传输；带宽信号是将基带信号进行调制后形成的模拟信号，然后再传送到模拟信道上去传输，称为带宽传输，总之记住一句话：基带对应数字信号，带宽对应模拟信号，

信源、信道及信宿

信源：信息的源泉，也就是通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。

信道：信息传送的道路，也就是信号的传输媒介，分为有线信道和无线信道，人们常说双绞线和人造卫星传播信号分别是有线信道和无线信道的典型代表。

信宿：字面意思就是信息的归宿地，也就是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。

数据传输方式、通信方式与通信方式

数据传输方式

串行传输：一个一个比特按照时间顺序传输（远距离常用）

并行运输：多个比特通过多条通信信道同时传输（近距离传输经常采用）

通信方式

同步通信：要求接收端的时钟频率和发送端的时钟频率相等以便接收端对接收到的比特流的采样判决时间是准确的。

异步通信：发送数据以字节为单位，对每一字节增加一个起始比特和一个终止比特共10bit接收端接收到初始比特，便开始对这个数据单元的10bit进行处理，他的特点是发送端发送完一个字节后，可以经过任意长时间间隔再发送下一个字节。

区别是相对来说同步通信技术更复杂，价格高昂，但通信效率高；而异步通信开销较大，价格低廉，使用一般精度的时钟来进行数据通信。

通信模式

单向通信（单工）：只有一个方向的通信而没有反方向的交互，如有线电视

双向交替通信（半双工）：通信双方都可以发送信息，但双方不能同时发送信息，也不能同时接收

双向同时通信（全双工）：通信双方可以同时发送和接收信息

速率、波特及码元

在计算机网络中，速率顾名思义是指数据的传输速率，即单位时间内传输数据的数据量。一般有两种方式：波特率和比特率

波特率：又称为码元传输速率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也可以称为脉冲个数或信号变化次数），单位是波特（Baud）。1波特表示数字通信系统每秒传输1个码元。码元可以用二进制表示，也可以用多进制表示

比特率：又称为信息传输率，他表示单位时间内数字通信系统所传输的二进制码元个数，即比特数，单位为bits/s。

正常情况下，每比特只能表示两种信号变化（0或1），可以看成二进制。此时每个码元只能携带1bit信息，所以在数量上，波特率就和比特率相等了。

带宽

数字信号的带宽：

此时带宽是用来表示网络通信线路所能传送数据的能力。此时单位是bit/s 读作“比特每秒”

模拟信号的带宽：

通信线路允许通过的信号频带范围，就是允许通过的最高频率减去最低频率。此时单位以Hz为单位。

奈奎斯特定理

采样定理：

将模拟信号转换为数字信号时，假设原始信号中的最大频率为f，那么采样频率f（采样）必须大于或等于最大频率f的两倍，才能保证采样后的数字信号完整的保留原始模拟信号的信息。

奈奎斯特定理：

码间串扰：具体信道的带宽是确定的，所以信号中的大部分高频分量就过不去了，这样在传输过程中就会衰减，导致在接收端收到信号的波形就失去了码元之间的清晰界限。

在采样定理和无噪声的基础上提出奈奎斯特定理其公式为： f表示理想低通信道的带宽； N表示每个码元的离散电平数目。

低通信道就是信号的频率只要不超过某个上限值，都可以不失真地通过信道；低通信道只有上限没有下限；理想低通信道的最高码元传输速率是每秒两个码元。

理想带通信道：只允许上下限之间信号频率成分不失真地通过其他频率成分不能通过。其最高码元传输率是每秒一个码元。

香农定理

信噪比：要清楚噪声的影响是相对的，信号越强，噪声的影响就相对较小。（两者是同时变化的，仅考虑其中之一是没有意义的），所以求信号的平均功率和噪声的平均功率之比。（记作S/N,读作“信噪比”）

（1）要是信息的极限传输速率提高，就必须提高信道的带宽或者信道中的信噪比。只要信道的带宽或者信道中的信噪比固定了，极限传输速率就固定了。

（2）只要信息的传输速率定于信道的极限速率，就一定能找到某种方法来实现无差错的传输。

（3）实际信道的传输速率要比极限速率低不少。

编码与调制

调制

数字数据调制为模拟信号

调制解调器的调制和解过程

带通调制（把矮子变高）：将基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输。

调幅

调频

调相

基带调制（换件西装）：给基带信号的低频成分改变波形，使之适应信道的特性。低频成分改变波形后依然是基带信号，没有变成其他信号。

模拟数据调制为模拟信号

为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率。

充分利用带宽

编码

数字数据编码为数字信号

非归零码：

曼切斯特编码

差分曼切斯特编码

模拟数据编码为数字信号

脉冲编码调制

Linux 网络基础知识思维导图

U880113127

1.9

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素描

3.42

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