《計算機網絡》物理層

1、數據通訊系統模型

2、傳輸媒體(介質/媒介)

雙絞線:價格便宜,性能也不錯,使用十分普遍,數字傳輸和模擬傳輸均可以使用雙絞線.

同軸電纜:被普遍用於傳輸較高速率的數據,目前主要用在有線電視網中.

光纜:光纖通訊使用的媒介,傳輸帶寬遠遠大於其餘各類傳輸媒體的帶寬,

發送端有光源,利用發光二極管或者半導體激光器在電脈衝的做用下產生光脈衝;

接收端利用光電二極管作成光檢測器,檢測到光脈衝時還原出電脈衝.

 

無線電波:傳輸媒介是自由空間,傳統的微波通訊主要有兩種:地面微波接力通訊、衛星通訊.

3、信道複用技術

1⃣️頻分複用(FDM)

全部用戶在一樣的時間佔用不一樣的帶寬資源(頻率帶寬)

若每一個用戶佔用的帶寬不變,則當複用的用戶數增長時,複用後的信道總帶寬就跟着變寬.

2⃣️時分複用(TDM)

 

全部用戶在不一樣時間佔用一樣的頻帶寬度(更有利於數字信號的傳輸) 

每一個時分複用幀的長度時不變的,始終時125us,如有1000個用戶進行時分複用,則每個用戶分配到的時隙寬度就是125us的千分之一,時隙寬度很是窄的脈衝信號所佔的頻譜範圍也是很是寬的.

因爲計算機數據的突發性質,一個用戶對已經分配到的子信道的利用率通常是不高的,當用戶在某一段時間暫時無數據傳輸時,那就只能讓已經分配到手的子信道空閒着,其餘用戶也沒法使用該信道.

3⃣️統計時分複用(STDM)

假定全部的用戶都不間斷地向集中器發送數據,那麼集中器確定沒法應付,它內部設置的緩存都將溢出,因此集中器可以正常工做的前提是假定各用戶都是間歇地工做.

因爲STDM幀中的時隙並非固定地分配給某個用戶,所以在每一個時隙中還必須有用戶的地址,這是統計時分複用要有的不可避免的開銷,上圖中每一個時隙以前的短時隙(白色)就是放入這樣的地址信息.

綜合以前的網絡層、鏈路層、物理層傳輸規則,咱們大體能夠想象一下,這其中的過程:

4⃣️波分複用(WDM)

 

左側有8種光波信號,波長各不相同,經過光復用器合在一塊兒後在一根光纖種傳輸,接收端用光分用器將合在一塊兒的8種光波再分開來.

5⃣️碼分複用(CDM)

更經常使用的名詞是碼分多址CDMA,每一個用戶能夠在一樣的時間使用一樣的頻帶進行通訊.因爲各用戶使用通過特殊挑選的不一樣碼型,所以各用戶之間不會形成干擾.

站點	碼片序列	碼片序列正負1表示法(向量)	碼片序列反碼
A	10001000	+1 -1 -1 -1 +1 -1 -1 -1	01110111
B	01000100	-1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 -1	10111011
C	00100010	-1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1	11011101
D	00010001	-1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 +1	11101110

每一個站分配的碼片序列不只各不相同,而且還必須互相正交,若是碼片長度爲m(m爲2的n次方),那麼能產生log₂m + 1 個這樣的碼片(log₂8 + 1 = 4);

上述公式就是碼片正交的條件.拿A、B兩個站點的碼片序列測試以下:

[(-1) + (-1) + (+1) + (+1) + (-1) + (-1) + (+1) + (+1)] / 8 = 0 / 8 = 0;

同理:

對於每一個站點,若是要發送比特0,那麼發送該站點的碼片序列反碼,若是發送比特1,則發送該站點的碼片序列.

另外有3個重要結論:

對於知足兩兩正交碼片序列來講,如今有:

一個碼片序列的向量S和向量反碼S^-,和任意其餘碼片序列向量T和其向量反碼T^-;

S x S = 1;

S x S^{- = -1;}

S x T = 0;

S x T^- = 0;

假如如今每一個站都發出了三個碼元;

A : A A A^-    110

B : B^- B B^-   010

C : C C^- C   101

D : D^- D D   011

當要獲取A站發出的信息,因而拿A站的碼片向量A去比對,比對結果以下:

Da : A x A  A x A  A x A^-      ----->  1 1 -1

D_b : A x B^-  A x B  A x B^-     ----->  0 0 0 

Dc : A x C  A x C^-  A x C      ----->  0 0 0 

Dd : A x D^- A x D  A x D       ----->  0 0 0

因此 1 1 -1 就是A站發送的數據比特