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Ch2.物理层
一.物理层基本概念
1.物理层的接口特性
物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
物理层主要任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性 => 定义标准
二.数据通信基础知识
1.典型的数据通信模型
2.数据通信相关术语
通信的目的是传送消息（消息：语音、文字、图像、视频等）
数据data:传送消息的实体,通常是有意义的符号序列
数据通信指在不同计算机之间传输表示信息的二进制数0、1序列的过程。
信号:数据的电气/电磁的表现,是数据在传输过程中的存在形式
信源:产生和发送数据的源头
信宿:接收数据的终点
信道:信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
3.设计数据通信系统要考虑的3个问题
1.采用单工通信/半双工/全双工通信方式？ 2.采用串行通信/并行通信方式？ 3.采用同步通信/异步通信方式？
3.1.三种通信方式
从通信双方的交互方式看,可以有三种基本方式
1)单工通信
只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道。
2)半双工通信/双向交替通信
通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道
3)全双工通信/双向同时通信
通信双方可以同时发送和接受信息，也需要两条信道。
3.2.串行传输&并行传输
3.3.同步传输&异步传输
同步传输:在同步传输的模式下，数据的传送是以一个数据区块为单位，因此同步传输又称为区块传输.在传送数据时，需先送出1个或多个同步字符，再送出整批的数据.
异步传输:异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长.发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方不知道它们会在什么时候到达.传送数据时，加一个字符起始位和一个字符终止位.
Summary:
4.相关术语
4.1码元
码元是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元为M进制码元。
1码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，另一种代表1状态。
4.2速率
数字通信系统数据传输速率的两种表示方法
速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量.可以用码元传输速率和信息传输速率表示.
1）码元传输速率：别名码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也可称为脉冲个数或信号变化的次数），单位是波特（Baud）。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元.
1s传输多少个码元
数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与码元长度T有关。
2）信息传输速率：别名信息速率、比特率等，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数）， 单位是比特/秒（b/s）
1s传输多少个比特
关系：若一个码元携带n bit的信息量，则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M×n bit/s
思考题:
1.某一数字通信系统传输的是四进制码元,4s传输了8000个码元.求系统的码元传输速率是多少? 信息传输速率是多少? 若另一通信系统传输的是十六进制码元,6s传输了7200个码元.求他的码元传输速率是多少? 信息传输速率是多少? 并指出哪个系统传输速率快?
2000Baud,4000b/s; 1200Baud,4800b/s; 十六进制更快
四进制码元系统
码元传输速率就是8000/4=2000Baud，信息传输速率就是2000 log24=4000b/s 十六进制码元系统 码元传输速率就是7200/6=1200Baud，信息传输速率就是1200*log216=4800bit/s 系统传输的是比特流，通常比较的是信息传输速率，所以传输十六进制码元的通信系统传输速率较 快
2.已知八进制数字信号的传输速率为1600B。试问变换成二进制数字信号时的传输速率是多 少？
4800b/s 1600xlog28 = 4800b/s已知二进制数字信号的传输速率为2400b/s。试问变换成四进制数字信号时，传输速率为多少波特
1200B log24 = 2 2400➗2= 1200B
4.3带宽
1.模拟信号系统中：当输入的信号频率高或低到一定程度，使得系统的输出功率成为输入功率的一半时（即-3dB),最高频率和最低频率间的差值就代表了系统的通频带宽，其单位为赫兹(Hz) 2.数字设备中：表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”/单位时间内通过链路的数量，常用来表示网络的通信线路所能传输数 据的能力。单位是比特每秒(bpS)。
拥有更宽的带宽也就是有更大的信息运送能力！
