資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：一基本概念物理層是解決如何在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流而不是指具體的傳輸媒體物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性機(jī)械特性定義物理連接的特性規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格接口形狀引線數(shù)目引腳數(shù)量和
一:基本概念
1.物理層是解決如何在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流,而不是指具體的傳輸媒體.
2.物理層的主要任務(wù)是確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性
機(jī)械特性:定義物理連接的特性,規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格,接口形狀,引線數(shù)目.引腳數(shù)量和排列情況.
電氣特性:規(guī)定傳輸二進(jìn)制位時(shí),線路上信號(hào)的電壓范圍,阻抗匹配,傳輸速率和距離限制等
功能特性:指明某條線上出現(xiàn)的某一電平表示何種意義,接口部件的信號(hào)線的用途
規(guī)程特性(過程特性):定義各條物理線路的工作規(guī)程和時(shí)序關(guān)系.
二:數(shù)據(jù)通信
1.通信的目的是傳送消息
2.數(shù)據(jù):傳送信息實(shí)體,通常是有意義的符號(hào)序列
3.信號(hào):數(shù)據(jù)的電氣的表現(xiàn),是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的存在形式,其分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào).
數(shù)字信號(hào):代表消息的參數(shù)是離散的,如圖
模擬信號(hào):代表消息的參數(shù)是連續(xù)的.如圖
4.信源:產(chǎn)生和發(fā)送數(shù)據(jù)的源頭
5.信宿:接收數(shù)據(jù)的終點(diǎn)
6.信道:信號(hào)的傳輸媒介.一般用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的介質(zhì).一條通信線路往往包含一條發(fā)送信道的一條接收信道.
其根據(jù)傳輸信號(hào)分為:模擬信道和數(shù)字信道,根據(jù)傳輸物質(zhì)分為無線信道和有線信道
三:通信方式
從通信雙方信息交互方式看,有三種基本方式:
1.單工通信:只有一個(gè)方向的通信方式,沒有反方向的交互,僅需要一條信道
2.半雙工通信:通行的雙方都可以發(fā)送或接收信息,但任何一方都不能同時(shí)發(fā)送和接收, 需要兩條信道
3.全雙工通信:通信雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息,需要兩條信道.
四:傳輸數(shù)據(jù)方式:
1.串行傳輸:速度慢,費(fèi)用低,適合遠(yuǎn)距離
2.并行傳輸:速度快,費(fèi)用高,適合近距離,主要用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸
五:碼元
指一個(gè)固定時(shí)長的信號(hào)波形,代表不同離散數(shù)值的基本波形.是數(shù)字通信中數(shù)字信號(hào)的計(jì)量單位,這個(gè)時(shí)長內(nèi)的信號(hào)稱為k進(jìn)制碼元,而該時(shí)長稱為碼元寬度,當(dāng)碼元的離散狀態(tài)有M個(gè)時(shí)(M>2),此時(shí)碼元為M進(jìn)制碼元, 理解如圖:
因?yàn)橹挥?和1兩種,所以叫做二進(jìn)制碼元,若想表示四進(jìn)制碼元,其狀態(tài)分別為:00, 01, 10, 11. 別的情況以此類推
六:速率,波特
速率也叫數(shù)據(jù)率,是指數(shù)據(jù)的傳輸速率,表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示.
碼元傳輸速率:即1s傳輸多少碼元,其單位為波特(Baud)
信息傳輸速率:即1s傳輸多少比特,其單位為比特/秒(b/s)
關(guān)系:若一個(gè)碼元攜帶n bit 的信息量,則MBaud 的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為 M*n bit/s
七:奈氏準(zhǔn)則
在理想低通(無噪音,帶寬受限)條件下,為了避免碼間串?dāng)_,極限碼元傳輸速率為2W Baud, W 是信道帶寬, 在這單位是Hz.
其計(jì)算公式為: 極限數(shù)據(jù)傳輸率 = 2Wlog2V (b/s)
W 表示帶寬, V表示 幾種碼元/碼元的離散電平數(shù)目
其只限制了碼元傳輸速率,并沒有對(duì)信息傳輸速率給出限制因此出現(xiàn)了香農(nóng)定理
八:香農(nóng)定理
在寬帶受限且有噪音的信道中,為了不產(chǎn)生誤差,信息的數(shù)據(jù)傳輸速率有上限值
信道極限數(shù)據(jù)傳輸速率 = Wlog2(1+S/N) (b/s)
W 為帶寬Hz, S為信道所傳信號(hào)的平均功率.N是信道內(nèi)的高斯噪音功率
信噪比(dB) = 10log10(S/N)
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