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计算机网络-第3章 物理层

2023-05-16

期末考试篇:

1. 物理层定义了哪四方面的特性？

  • 机械：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置。
  • 电气：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
  • 功能：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
  • 规程：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2. 物理层解决的主要问题是什么？

  • 物理层为保障数据传输的可靠的底层环境，定义电气信号、符合、线的状态、时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器等。
  • 主要问题可概况为：
    • 1 传输介质与接口的物理特性；
    • 2 比特表示；
    • 3 数据速率；
    • 4 位同步；
    • 5 传输方式；
    • 6 线缆配置
    • 7 物理拓扑

3. 物理层的主要标准

EIA-RS-232 及IEEE82.3的物理层规范

4. 了解常用的以太网物理层标准

  • 传统以太网，如10Base2 等，可以解释技术指标
    • 10 Base 5 和 10 Base 2 都应用于同轴电缆，其中粗缆的最大传输距离为500米，细缆的最大传输距离为185米。
    • 10 Base T应用于双绞线中。
    • 集线器（hub）,工作于物理层，主要功能是设备接入和信号放大。
    • 交换机（switch），工作于数据链路层，数据传输10Mbps
  • 快速以太网，如100BaseFX等
    • 数据传输：100Mbps
    • 100 Base T，100表示100Mbps，Base表示基带传输，T表示双绞线
    • 100 Base F，用于光纤
  • 高速以太网，如1000BaseT等
    • 数据传输：1000Mbps及以上
    • 1000 Base Fx
    • 1000 Base F4

5. 信道的极限容量

在这里插入图片描述

信号波形失去了码元间的清晰界限，这种现象叫做码间串扰。
产生失真的原因主要有：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量等。
在这里插入图片描述
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调幅、调频、调相，属于二元调制，只能产生两种不同的码元，也就是两种基本波形。因此，每个码元只能携带1比特的信息量。
而混合调制，属于多元调制，例如，QAM-16，可以产生16种码元，因此，每个码元可以携带4比特的信息量。

实际信道的传输码元的最高速率，明显低于奈氏准则给出的上限速率。因为，奈氏准则是在理想条件下给出的，它不考虑，其他因素，如传输距离、噪声干扰、传输媒体质量等。

只要采用更好的调制方法，让码元可以携带更多的比特，岂不是可以无限制地提高信息的传输速率？

答案是否定的。因为信道的极限信息传输速率还要受限于实际的信号在信道中传输时的信噪比。因为信道中的噪声也会影响接收端对码元的识别，并且噪声功率相对信号功率越大，影响就越大。
在这里插入图片描述
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调制速度（也就是码元传输速度）和码元所携带的比特数量，都会影响数据传输速率，而信号的传播速度不会影响数据传输速率。

电磁波在不同传输媒体中的传播速率，

  • 自由空间：3 x 108 m/s
  • 铜线：2.3 x 108 m/s
  • 光纤：2 x 108 m/s
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    信噪比（dB）= 10 x log10( S N \frac SN NS​) (dB)

D
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