计算机网络 第二章：物理层
一、 基本概念
1.1 物理层作用、要解决的问题
第一章提到过，物理层要解决的问题是：用什么信号传输比特0和1？
现在的计算机网络有很多传输媒体，物理层的作用就是尽可能的屏蔽掉这些传输媒体的差异，这样就能更好地为数据链路层提供服务。
那么传输媒体有哪些呢？⬇️
1.2 传输媒体有哪些
双绞线：是两根绝缘的铜线绞合构成的。几乎所有的电话都用双绞线连接到电话交换机。
光纤：1.单模光纤：
2.多模光纤
不适合远距离传输
1.2 一些特性
(1)机械特性
接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目等……
(2)电气特性
接口电缆上各条线的电压范围
(3)功能特性
某一电平的电压的意义
(4)过程特性
不同功能的各种事件的出现顺序
1.3 关于信道
信道是向某个方向传送信息的媒体，因此一条通信道路往往有两条信道
1.3.1 通信的几种方式
（1）单向通信/单工通信：只有一个方向的通信，例如广播。
（2）双向交替通信/半双工通信：只能交替发送信息，不能同时，例如对讲机。
（3）双向同时通信/全双工通信：可以同时向对方发送信息，例如电话，两个人能同时讲话。
1. 也可以按连接方式分类：可以分为串行和并行。在远距离传输中使用串行；在计算机内部，例如CPU与内存之间等，使用并行。
1.3.2 调制与编码
1.调制
基带信号：来自信源的信号称为基带信号。
调制：基带信号里面有些信号没法传送， 比如太低频的分量，为了解决这个问题就要对基带信号进行调制。
调制的两类：
1. 一种是调制变换他的波形，让他能适应信道然后成功发送，那它依旧是基带信号。数字信号转换成另一种形式的数字信号，这就叫做编码。
2.另一种使用载波调制（叫带通调制），把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，调制后的信号叫带通信号。
2. 编码
习题
10BaseT=10Mb/s
1.3.3 码元传输速率
前面我们提到过物理层就是为了更好地服务数据链路层，所以我们要让选择的传输媒体传输过程更稳定，出错率、误差更小。
传输媒体质量越差，接收端波形就失真越严重。失真过大就会无法识别。（人家跟你说明天开会，你听到的只有电流声那不完蛋了吗）除了质量问题，还会有别的问题，例如码元传输速率太快，距离问题，或者有噪声干扰。
一般传输码元传输速率的因素有以下两个 ：
（1）信道能通过的频率范围
信道能通过的频率是有限制的，过高的无法通过，就会被衰减一点让他不那么高。就相当于本来我们说话的时候本来每个字音调都不一样，但它现在要求必须都一样，那听起来就会让人觉得这个人含糊不清。也就指码元之间失去了清晰界限，叫“码间串扰”。
为避免码间串扰诞生了“奈式准则”，⬇️
但是这是理想条件，因为不可能没有噪声，所以我们还要知道一个东西-信噪比
（2）信噪比
信噪比就是 信号的平均功率：噪声的平均功率 常记为S/N
但通常大家都用分贝作声音的单位：
信噪比(dB) = 10log10(S/N) (dB )
后来有人推出了信道的极限信息传输率C，也就是香农公式
C = Wlog2(1+S/N) (bit/s)
W:信道带宽，S：信号在信道内平均功率，N：信道内高斯噪声功率。上述公式说明信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。（很好理解，就是在信道内信号传输的有效的多，噪声干扰少，极限传输速率就更高呗）
那么对于固定的带宽，信噪比，我们能怎么提高码元的传输速率呢？
这个问题就像你去倒垃圾，如果垃圾袋的大小是固定的，你从出发点到垃圾桶的距离也是固定的，那你怎么做到极限传输呢。那就一次多提几个垃圾袋呗。
因此，我们要，让每个码元携带更多的信息（奈式准则）。
例如，之前一个码元只携带一个比特，现在一个码元携带三个bit,那就可以表示八种信号，信息量提高了。
（3）传输速率相关习题
原文地址：https://blog.csdn.net/M3151549808/article/details/143695996
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