计网第二章物理层

:yum:一。基本概念

作用:尽可能屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异,使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。

​ 使数据链路层只需要考虑本层的协议和服务

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特性

可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性

1.机械特性

  • 指明接口所用接线器的形状和尺寸等

2.电气特性

  • 指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围

3.功能特性

  • 指明某条线上出现的某一电平的电压的意义

4.过程特性

  • 指明对不同功能的各种可能事件的出现顺序

:star:二。数据通信的基础知识

一个数据通信系统可以划分为三个部分: 源系统(发送端、发送方)、传输系统(传输网络)、目的系统(接收端、接收方)

信道: 向某一个方向传送信息的媒体

通信的三种基本方式

1.单向通信(单工)

2.双向交替通信(半双工)

3.双向同时通信(双工)

基本的带通调制方法

1.调幅

2.调频

3.调相

信道的极限容量

1.奈式准则

​ 在带宽为W(Hz)的低通信道中,若不考虑噪声影响,则**码元传输的最高速率是2W(码元/秒)**。

  • 传输速率超过上限,就会出现码间串扰问题,使接收端对码元的判决(识别)成为不可能

2.信噪比S/N(dB)

​ 信噪比就是:信号的平均功率和噪声的平均功率之比
$$
信噪比(dB) = 10log_{10}(S/N)
$$

3.香农公式

极限信息传输速率C(bit/s)
$$
C = W log_2(1+S/N)
$$

  • W: 信道带宽(Hz)

  • S: 信道中信号的平均功率

  • N:信道内的高斯噪声功率

信道复用

复用是将单一媒体的频带资源划分成很多子信道,这些子信道之间相互独立,互不干扰。从媒体的整体频带资源来看,每个子信道只占用该媒体频带资源的一部分

频分复用FDM

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时分复用TDM

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统计时分复用STDM

波分复用WDM

光的频分复用

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码分复用CDM

:shit:三。习题

1.假定某信道受奈式准则限制的最高码元速率为20000码元/秒。若采用振幅调制,把码元的振幅划分成16个不同的等级来传送,那么可以获得多高的数据率(bit/s)

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16个不同等级的振幅要用4位2进制数字
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000........
一个码元可以表示4个比特
码元速率为20000时,振幅调制后为4倍速率,即80000 bit/s

----------------------------------------------------------------
用香农公式
数据率 = C * log2(16) = 20000 * log2(16)

2.假设用3kHz带宽的信道传送64kbit/s数据,信道需要多高的信噪比

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64 kbit/s = 3 kHz * log2(1+S/N)

S/N = 2^(64/3) -1

3.用香农公式计算一下,假定信道带宽为3100Hz,最大信息传输速率是35kbit/s,若想让最大信息传输速率增大60%,信噪比要增大多少倍。 在刚刚基础上将信噪比增大到10倍,最大信息传输速率能否增加20%

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要增加到的信息传输速率 = 35 (1+0.60) =  56 kbit/s

4.物理层接口有哪几个方面的特性?包含什么内容


计网第二章物理层
https://ahaostillcoding.github.io/2024/01/14/计网第二章物理层/
作者
a_hao
发布于
2024年1月14日
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