计算机原理 2
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物理层
- 定义
是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定：为传输数据所需要的物理链路创建，维持，拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。简而言之，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体传输。
2. 功能
物理层要尽可能的屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务，怎么样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
3.物理层包含
空明线、平衡电缆、光纤、无线信道插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器，集线器，中继器等都属物理层的媒体和连接器。
4.接口特性
（1） 机械特性
指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
（2） 电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
（3） 功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
（4）规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
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数据通信系统
1.包含
源系统（或发送端，发送方）传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端，接收方）
调制解调器：它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传递的信号，而这些模拟信号又可以被线路另一端调制解调器接收，并翻译成机器可懂的语言。
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信道
1.信道：一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
2.单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
3.双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）
4.双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接收信息。
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常用编码表示
不归零制：正电平代表1，负电平代表0
归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0
曼切斯特编码：为周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表
差分曼切斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1.
· 基本的带通调制方法
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极限容量
1.定义：信道所能最大的传输信号的量
2.原因
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。
码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或传输媒体质量越差，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
3.限制 码元（在数字通信中，表示时间间隔的符号）在信道上的传输速率的因素有两个：信道能够通过的频率范围
4.信噪比
S:信号的平均功率 N：噪音的平均功率
5.香农公式
实际的信道上能够达到的信息传输效率要比香农的极限传输效率低不少。
请注意：对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能再提高了，并且码元传输效率也达到了上限值，那么还有办法提高信息的传输效率。
这就是：用编码的方法让每一个码元携带更多比特的信息量。
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传输媒体
1.双绞线：通信距离 几到十几公里。
2.同轴电缆：具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。
3.光缆：由光纤（光传输载体）经过一定的工艺而形成的线缆，由于可见光的频率非常高，约为10^8MHz的量级，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
（1）多模光纤：可以存在多条不同角度入射的光纤在一条光纤中传输
（2）单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射
光纤优点
通信容量非常大；传输损耗小，中继距离长；抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰，保密性好；体积小，重量轻。
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信道复用技术复用
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它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。
1.频分复用
将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。
2.时分复用
将时间划分位一段登场的时分复用帧（TDM）帧。
时分复用造成线路资源的浪费
3..统计时分复用
不少固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率
4.波分复用：
光的频分复用，使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。
5.CDMA码片序列问题
例题： 共有4个站进行码分多址CDMA通信，4个站的码片序列为：
A:(-1-1-1+1+1-1+1+1) B:(-1-1+1-1+1+1+1-1)
C:(-1+1-1+1+1+1-1-1) D:(-1+1-1-1-1-1+1-1)
现在收到这样的码片序列：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）问哪个站发送了数据？发送数据的站发送的是1还是0。
解：
设接收到的码片序列为ABCD 4个站的码片序列分别为T1T2T3T4。 根据公式
可作如下计算：因为所以可知A站发送的数据是1。 同理计算BCD站可得到：
结果为1说明该站发送的是1；结果为-1则说明该站发送的是0。
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ADSL （非对称数字用户线路）
1.特点：
（1）提供上、下行不对称的传输带宽
（2）数据信号和电话音频信号以频分复用原理调制于各自频段互不干扰，上网的同时可以拨打或接听电话，避免了拨号上网时不能使用电话的烦恼； （既可以上网还可以打电话）
（3）由一代ADSL ---> 2代ADSL ---> HFC网 ---> FTTx技术
现在使用的FTTX技术上行（上传）和下行（下载）速度较快了，一般来说下载速度始终大于上传速度
FTTx 是”Fiber to the x” 的缩写，意为“光纤到x”,为各种光纤通讯网络的总称，其中x代表光纤线路的目的地。
光纤到户FTTH（Fiber To The Home）:光纤一直铺设到用户家庭，可能是居民接入网最后的解决方法。
光纤到大楼FTTB（Fiber To The Building）:光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。
光纤到路边FTTC（Fiber To The Curb）:光纤铺到路边，从路边到个用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。