18考研-计算机网络复习笔记-物理层

（一）通信基础

1.基本概念：

信道：数据传输通道
带宽：单位时间内传输数据速率，媒介中信号可用最高底值差bts
码元：时间域的波形表示数字信号事，代表不同数字的基本波形（0、1）
波特：单位时间内传输的码元数（两个波形 单位时间一个）
比特率：单位时间内传输的比特数
速率：计算机的网络性能计算
比特bit：计算机中数据的单位 二进制
带宽：单位时间内传输的比特
K=2^10 = 1024M  M=2^20      G= 2^30     T=2^40
Kb/s = 10^3/s   Mb/s = 10^6/s   Gb/s = 10^9/s       Tb/s = 10^12/s

时延：（在结点上产生，比如手机）
发送时延：发送数据从起点到传输媒体的时间
发送时延 = 数据块长度/信道带宽
传播时延：电磁波在信道中传输的时间 20 0000km/s
传播时延 = 信道长度/信号在信道上的传输速率
处理时延：交换结点为存储转发所金星一些必要的处理需要的时间
排队时延：结点缓存队列中分组排队的时延
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

信源：信号的源头
信宿：信号的目的地

2.奈奎斯特定理，香农定理

奈奎斯特定理：无噪声条件下码元速率的极限值B与带宽H(hz)的关系
最大数据传输率：B = 2H
无噪信道传输能力：C = 2H*log2N（bps）(N为码元的种类数)

香农定理：带噪信道容量公式
C = H*log2(1+S/N)(bps)
S为信号功率，N为噪声功率，S/N为信噪比
通常把信噪比表示成lolg(S/N)分贝
S/N = 100
lolg(100) = 20dB

3.编码与调制

NPZ：0-，1+
归零码 0—，1+，每到一半是要掉到中间归零
曼彻斯特编码0-，1+，不归零直接跳变
查分曼彻斯特：NPZ-归零码-曼彻斯特编码结合
最基本的二元制调制方法：
AM调幅：0为直线
FM调频：0稀疏1密集
PM调相：密度相同变化时会出现半截，只在变化一瞬间出现图像变化
（0从上往下1从下往上均有两个波峰）

4.电路交换，报文交换，分组交换（计算题和概念题，重点在分组交换）

按数据传送技术划分，交换网络又可分为

1)电路交换：
特点：面向连接
三个过程：
（建立连接）电路建立：在传输数据之前要通过呼叫建立一条（独占）端到端的电路；
（通信）数据传输：电路建立后，数据在电路中保持的连接状态
（释放链接）电路拆除：数据传输结束后，由某方终止然后逐节拆除到对方的节点；
2)报文交换：
面向报文，传输的单位是报文；
报文：站点一次性要发送的数据块（必须附加目的地址，网络节点根据地址信息转发至下一个节点）；
报文交换：采用存储转发机制，每个节点在收到报文并检查无误后，暂存报文，然后根据目的地址进行转发；不需要先通过呼叫建立连接。
3)分组交换：
是对报文交换的一种改进，解决报文大小限制的问题；
原理是：将报文进行分组，每个分组的长度有上限；
分组可以存储到内存中，提高了交换的效率;
适用于交互式通信，比如终端和主机的通信；
特点：在发送端需要进行报文分组；（分割为数据段后添加首部构成分组接收端需要拆掉首部，进行合成）；
分组的路径可变化，灵活选择；
优点：高效，灵活 etc.;
问题：存储转发造成时延；必须携带首部；

5.数据报和虚电路（概念问题）提供分组交换的两种服务

面向连接的通信方式

建立虚电路（（有电路交换的独享特点）（所谓独享，在不影响指定客户的服务时也可给别人提供服务）建立一条逻辑上的连接，保证数据高速准确交换，视频不卡）（类似于电路交换，但又有所区别）；
不用携带地址，带相应的虚电路号就好，接收有序；
数据报：
因特网服务，视频卡的那种；
网络层向上提供提供简单灵活，无连接的，尽最大努力交付的数据报服务；
发送分组时不建立链接，每个分组（数据报）独立发送，带地址，不带电路号，接收无序；
不提供服务质量的承诺；

（二）传输介质

双绞线（STP，UTP）
同轴电缆（有线电视的线）
光纤（FTTH骨干网络中使用）(多模单模-大容量抗干扰)
无线：短波（长），微波（近）卫星之类的，无线局域网WiFi，345G；
物理层接口的特性
机械特性：指明接口所用接线器的形状，引线数目和排列，固定和锁定装置等；
电气特性：指明在接口电缆的各个电线的电压的范围；
功能特性：某条线的某个电压的意义；
过程特性：指明对于不同功能的各个意义；

（三）物理层设备

中继器：增大信号，最原始；
为解决信号衰减的问题；
物理层的中间系统；
集线器Hub：多端口的中继器
冲突域：底层，所发数据会被其他终端收到；
碰撞域：更大的冲突域
使用CSMA/CD协议；
连成更大的局域网；

题型分析：

1.奈奎斯特定理和香农定理
2.分组交换和报文交换时间计算
3.服务类型的概念
4.物理层接口特性
5.设备（冲突域计数）

例题：

1.带宽6MHZ，量化等级4，无噪声，最大数据传输速率？
分析：无噪，用奈奎斯特：C= 2H(B)log2N
C = 2 * 6 * 2 = 24Mbps;
2.带宽3KHZ,信噪比20dB，二进制(量化等级1)，求最大数据传输率？
分析：给出信噪比，用香农 C = H*log2(1+S/N)(bps)lolg(100) = 20dB
Cmax = 3 * log2101 ~ 20Kbps
Cmin = 2 *3*1 = 6kbps
取最小值6kbps；