那些物理层的东西~终于明白了！

绝代码农

写在前面：

小伙伴儿们，大家好！上一篇我们讲了计算机中的网络体系结构——计算机网络体系结构？TCP/IP协议？这些你都知道多少？
这期让我们继续学习计算机网络中物理层的那些知识！

思维导图：

一、物理层的基本概念；

• 作用：
  ​ 物理层解决如何在链接各种计算机的传输媒体(光纤，双绞线等)上传输数据比特流(0和1)，而不是指具体的传输媒体。
  
• 任务：
  确定传输媒体的接口的一些特性；
  
• 特性：
  
  
  
  

二、数据通信基础；

• 数据通信模型：
  
  
  
  
• 常用术语：
  消息(message)：
  

  通信的目的是传送消息，如文字、图像、视频和音频都是消息；
  

  数据(date)：
  

  信息在传输之前需要进行编码，编码后的信息就变成了数据；
  

  信号(signal)：
  

  数据在通信路上传递需要变成电信号或光信号；
  

  数字信号和模拟信号：
  

  数字信号：代表消息的参数的取值是连续的；
  模拟信号：代表消息的参数的取值是离散的；
  

  码元：
  

  在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元；
  在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度。1码元可以携带n比特的信息量；
  

  
  
  

三、信道；

• 信道；
  信道是信息传输的通道，即信息进行传输时所经过的一条道路，信道的一端是发送端，另一端是接收端。一条传输介质上可以有多条通道(多路复用)；
  
  
  
  
• 单工、半双工以及全双工通信；
  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；例如无线电广播就是单工通信，信号只能是广播电视台发送，收音机接受；你只能听着，不能由收音机向电视台发送信号！
  

  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（当然也就不可能同时接受）；例如对讲机就是用半双工通信；A端说话B端接听，B端说话A端接听，不能同时说和听！
  

  双向同时通信（全双工通信）：
  

  通信的双方可以同时发送和接受信息；例如平时打电话，听和说都可以同时进行！
  

  
  
• 信道极限容量；
  信道带宽：
  

  信道带宽=能够通过的最高频率-最低频率
  

  信噪比：
  

  信噪比=信号的平均功率 / 噪声的平均功率；常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位；
  

  

  
  例如，当S/N=10时，信噪比为10dB，而当S/N=1000时，信躁比为30dB；
  

  香农公式：
  

  信道极限信息传输速率C与信道带宽，信号平均功率以及信道高斯噪声功率之间的关系；
  

  

  
  

  
  

四、物理层下的传输媒体；
1，导向传输媒体；
导向传输媒体中，电磁波沿着固定媒体传播；

• 双绞线
  实体结构图：
  
  
  
  
• 同轴电缆
  光线在光纤中的折射：
  
  
  
  光纤的工作原理：
  
  
  
  光纤优点：
  

  通信容量非常大；传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别适合；抗雷电和电磁干扰性能好；
  无串音干扰，保密性好，也不易被监听或截取数据；体积小，重量轻；
  

  
  
• 网线：
  这里顺便了解一下网线，这个严格来说不属于传输媒体，但是这也算是我们日常生活中接触比较多的了；
  
  
  
  

2，非导向传输媒体；
非导向传输媒体就是指自由空间，其中的电磁波传输被称为无线传输；

• 短波通信：
  主要靠电离层的反射，通信质量较差；
  
• 微波通信：
  在空间主要是直线传播；像地面微波接力通信，卫星通信都是这种；
  

五、信道复用技术；

• 频分复用；
  用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带；
  频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源；
  
• 时分复用；
  数字信号的传输更多使用时分复用；
  时分复用技术会造成线路资源的浪费，原因是当某些用户在某个时间段没有发送数据时，该时段分配给该用户的空间片段为空。
  时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度（分时不分频）；
  
• 波分复用；
  波分复用就是光的频分复用；
  
• 码分复用；
  码分复用是各用户使用经过特殊挑选的不同码型，在同样的时间使用同样的频带进行通信，但彼此不会造成干扰。