第二章-计算机网络物理层(二)

简介: 第二章-计算机网络物理层(二)

混合调制

使用基本调制方法,1个码元只能包含1个比特信息。 如何能使1个码元包含更多的比特呢?

可以采用混合调制的方法?‍‍因为频率和相位是相关的,也就是说频率是相位随时间的变化率,所以‍‍一次只能调至频率和相位两个中的一个

通常情况下,‍‍相位和振幅可以结合起来一起调制,称为正交振幅调制QAM‍‍。

信道的极限容量

我们都知道信号在传输过程中会受到各种因素的影响,如图所示这是一个数字信号,‍‍当它通过实际的信道后,波形会产生失真,当失真不严重时,在输出端‍‍还可根据以失真的波形还原出发送的码元,但当失真严重时,在输出端‍‍就很难判断这个信号‍‍在什么时候是1和在什么时候是0。信号波形失去了码元之间的清晰界限,‍‍这种现象叫做码间串扰。‍‍

传输方式

数字传输有各种不同的传输方式,例如,串行传输和并行传输、同步传输和异步传输,以及单工通信、半双工通信和全双工通信。

串行传输和并行传输

  • 串行传输:指数据是一个比特一个比特依次发送的,因此,发送端和接收端之间只需要一条传输线路。
  • 并行传输:指一次发送n个比特而不是一个比特,因此,发送端和就收端需要n条传输线路。

同步传输和异步传输

同步传输:采用同步传输方式,‍‍数据块以稳定的比特流的形式传输,字节之间没有间隔,‍‍接收端在每个比特信号的中间时刻进行检测,以判别接收到的是比特0还是比特1。‍‍由于不同设备的时钟频率存在一定差异,不可能做到完全相同,‍‍在传输大量数据的过程中,所产生的判别时刻的累积误差,会导致接收端‍‍对比特信号的判别错位。

因此需要采取方法是收发双方的时装保持同步,‍‍实现收发双方时钟同步的方法主要有两种:

  • 外同步,也就是在收发双方之间‍‍添加一条单独的时钟信号线,发送端在发送数据信号的同时,另外发送一路时钟同步信号,‍‍接收端按照时钟同步信号的节奏来接收数据。
  • 内同步,‍‍也就是发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输。‍‍例如‍‍传统以太网所采用的就是曼彻斯特编码。

异步传输:以字节为独立的传输单位,字节之间的时间间隔不是固定的,‍‍接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。为此通常要在每个字节前后‍‍分别加上起始位和结束位,这里异步是指字节之间异步,‍‍也就是字节之间的时间间隔不固定,但字节中的每个比特仍然要同步,‍‍也就是个比特的持续时间是相同的。

单工通信、半双工通信和全双工通信

  • 单向通信:又称为单工通信,只能由一个方向的通信而没有反方向的交互(一条信道)。
  • 双向交替通信:又称为半双工通信,通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送,也不能同时接收(两条信道)。
  • 双向同时通信:又称为全双工通信,通信的双方额可以同时发送和接收信息。

1.3、物理层下面的传输媒体

传输媒体也称为传输介质和传输媒介,它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

传输媒体可分为两大类

  • 导引型传输媒体:在传输媒体中,电磁波被导引沿着固态媒体(铜线或光纤)传播。
  • 非导引型传输媒体:就是指自由空间。在传输媒体中,电磁波的传输,常称为无线传输。

导引型传输媒体

1.同轴电缆

同轴电缆比双绞线高很多的带宽和更好的抗干扰特性,现在的同轴电缆可以达到1GHz的带宽。

2.双绞线

双绞线也称为双扭线,它是最古老但又最常用的传输媒体。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后按照一定规则绞合就构成了双绞线。

为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力,可以在双绞线的外面再加上一层金属屏蔽层,这就是屏蔽双绞线,价格比非屏蔽双绞线要贵。

通常我们说的几类双绞线,其实是绞合程度的不同。

3.光纤

光纤通信就是利用光导纤维(光纤)传递光脉冲来进行通信。

有光脉冲相当于1,无光脉冲相当于0,由于可见光的频率非常高,约为10的5次方GHz的量级,因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

光纤是光纤通信的传输媒体。

发送端光源可以采用发光二极管或半导体激光器,他们在电脉冲的作用下能产生光脉冲;接收端利用光电二极管做成光检测器,在检测出光脉冲时可以还原出电脉冲。

光纤通常由透明度很高的石英玻璃拉成细丝,主要由纤芯和包层构成双层圆柱体。纤芯很细,其直径只有8~100微米(1微米 == 10的负6次方米),光波是通过纤芯进行传导的。

许多不同角度入射的光线在一条光纤中传播,称为多模光纤。

光脉冲在多模光纤中传输时会慢慢被展宽,造成失真,因此多模光纤只适合近距离传输。

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