---
title: 计网第二章
date: 2023-04-23 19:46:37.917
updated: 2023-05-23 10:32:48.059
url: /archives/jiwang2
categories:
tags:
---
> 苟日新，日日新，又日新
# 物理层
**物理层功能**：通过物理设备和物理介质之间的接口技术，实现物理设备之间的比特流透明传输。
**物理层服务**：建立、维持和释放物理连接，并在物理连接上透明传输比特流。
**物理层协议**：接插件的标准化。
1. 机械特性：接口的尺寸、规格、插脚数
2. 电气特性：接口的信号电平、阻抗、传输速率
3. 功能特性：接口的信号线用途
4. 规程特性：接口的信号线在建立、维持、释放物理连接和传输比特流的时序
**信号基础**
- 单向通信（单工通信）：只有一个方向的通信而没有反方向的交互
- 双向交替通信（半双工通信）：双发都可以发信息，但是不能同发或同时接收
- 双向同时通信（全双工通信）：可以同发和同接
- 模拟信号：连续的信号
- 数字通信：离散的信号
- 基带信号：数字信号0和1用高低电平表示
- 宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号
**数据通信中的几个指标**
- 带宽（bandwidth）：信号占据的频率范围。信道带宽是值在该通信线路上能不失真的传送信号的频率范围。
- 信号传输速率：单位时间内传送信号波形的个数，单位为波特
F = 2B（baud） （F为最大采样率）
- 数据传输率：比特率，单位时间里传送二进制数据的位数
- 信道容量：一个信道传输数字信号的能力，数据传输率为标准，即为信道所能支持的最大数据传输速率。
**波特和比特的关系**
波特是码元的传输的速率单位，它说明每秒传输多少个码元.
码元是承载信息量的基本信号单位，可能包括多个1或多个比特的信息量。
1码元携带n bit 信息量，M Baud 码元数据传输速率为M*n b/s。
### ※信道的最大数据速率计算
- **尼奎斯特定理：（nuquist）**
理想信道、无噪声信道
**++Cmax =2Blog2V（bps）++**
B ：带宽（Hz）
V：离散级数
- **香农定理：（shannon）**
有噪声信道
**++Cmax = Blog2(1+S/N) (bps)++**
S:信道内所传信号的平均功率
N：信道内部的高斯噪声功率
S/N：信噪比
换算：（S/N）db =10 log10 （S/N）
<hr>
## 传输介质
### 双绞线 Twisted Pair
可用于模拟传输，也可用于数据传输，带宽依赖于线的粗细和传输距离。
- 常用的有3类线，5类线，超5类线，6类线，甚至6类线
- 压线槽分为6P,8P,4P
- 双绞线的接线标准分为：EIA/TIA568A,EIA/TIA568B
### 同轴电缆 coaxial cable
分为非屏蔽双绞线 UTP(unshielded twisted pair)和屏蔽双绞线 STP （shielded twisted pair），区别在于线中加入了一个屏蔽层。
- 50Ω cable（数字传输）
数字信号，时分复用
- 75Ω canle（模拟传输）
模拟信号，频分复用
### 光纤 fiber optics
特点：
1. 依靠光波承载信息
2. 高传送速率，通信容量大
3. 传输损耗小，适合长距离传输
4. 抗干扰性能好，保密性好
5. 轻便
光纤又分为单模光纤和多模光纤
### 双绞线vs同轴电缆
性能上：
1. 双绞线价格便宜但中继器昂贵
2. 双绞线具备一定的抗干扰能力
3. 但劣质的传输器对传输品质影响大
距离上：
1. 双绞线对传输器的依赖较高
2. 双绞线传输器必须成对出现
3. 同等级传输设备速度不及同轴电缆
### 光纤
性能上：
1. 抗干扰能力强
2. 重量轻、体积小、高带宽、保密性能好
3. 耐腐蚀、寿命常
4. 工艺复杂，辅助设备成本高
5. 全面超越铜质传输电缆
6. 单模适合长距离，多模适合近距离。
<hr>
## 公共电话交换网络
**调制**：将数字数据转换称模拟信号的过程
**数据 data**：运送信息的实体
**编码**：用数字信号承载数字或模拟数据
**数据通信基本过程包括数据传输和通信控制两项内容**
### 电话系统组成
- 本地回路 Local loops ：进入家庭的模拟双绞线
- 干线/中继线 Trunks ：连接交换局的数字光纤
- 交换局 Swithching office ：一条中继线被接入到另一条中继线
### 转换由调制解调器和编码解调器完成。
- 调制器：把要发送的数字信号转换为频率范围内的信号，相当于波形变换器
- 解调器：把电话用户线上传来的模拟信号转换为数字信号，相当于波形识别器
### 非对称数字用户线 ADSL
不对称数字用户线路实现带宽接入互联网的技术，充分利用现有的铜线资源，在一对双绞线上提供上行1Mbps,下行8Mbps的带宽，从而克服了传统用户在"最后一公里"的"瓶颈"，实现了真正意义上的宽带接入。
上行1Mbps，下行8Mbps
### 多路复用技术
条件：单条线路的信息传输能力远大于单一信息源的信息传输要求
定义：采用某种技术在一条线路上传输多个信号，且信号之间的传输相互不影响
优点：节约大量建设资金
分类：
1. 频分多路复用技术 FDM Frequency Division Multiplexing
将一条线路的频带逻辑的划分成几个信道，每个用户独立拥有频率带
例子：广播，ADSL
2. 时分多路复用技术 TDM Wavelength Division Multiplexing
不同的信源使用不同波长的光波来传输数据
3. 码分多路复用技术 CDM Time Division Multiplexing
### 交换
分为包交换、报文交换、电路交换
- 包（分组）交换
根据存储-转发机制，在线路上采用动态复用技术传送，按一定长度分割成小段数据，把来自用户端的数据暂存在交换机的存储器内，再在网内转发，到达接收端后，去掉分组头将数据按顺序重新装配成完整报文。
- 报文交换
将用户的报文存储在交换机内的存储器中，当要输出的电路空闲时再把报文发出到终端。
以报文为单位，可以多个用户同时在一条线路上传送，适用于短报文、实时性要求低的通信。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
- 电路交换
一方先发起呼叫，独占一条物理线，进行数据传输，当完成传输后，再释放连接。
通信过程中需要一直占用电路，但是时延小，线路利用率低，通信率低，适用于信息量大，长报文。
它特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
#### 电路交换/包交换区别
