第二章-物理层

第二章 物理层

传输介质

引导性（有线）

• 双绞线

  • UTP（非屏蔽）便宜、易受干扰、距离短
  • STP（屏蔽）两层屏蔽、贵、不易受干扰、安装麻烦（体积大）
  • ScTP（网屏蔽）一个屏蔽层、折中方案

• 同轴电缆

  • 基带同轴（传输数字）
  • 宽带同轴（传输模拟）

• 光纤 贵（现在成本降低了）、容易受损、低损耗、长距离、无电磁干扰和射频干扰、防窃听

  • 单模（长距离、单模式）
  • 多模（多模式、多光源）

直通线：两端设备一致，两端线序一样； 交叉线：两端设备不一致，两端线序不一样； 电力线：电线传输信号，新东西，少用

非引导性（无线）

复用技术

• 频分复用 FDM：用户各自占有一定的带宽，相互之间有保护带
• 正交频分不用 OFDM：没有保护带，且子带之间相互重叠
• 波分多路复用 WDM：本质上和频分多路复用一样，不过工作在光纤上
• 时分多路复用 TDM：划分为相同的时间片，供用户使用，如果用户需求不一致，则会造成浪费。要求用户时间同步
• 统计时分复用 STDM：动态分配、按需分配，提高信道利用率，实现复杂；
• 码分多路复用 CDMA：相当于多个人使用不同的语言交谈，允许每个站点同时使用整个频段进行通信，关键在于将特定用户发送的消息从信道中的多个信号中分离出来；

码分多路复用 CDMA

将每个比特时间细分成 m 个更短的时间间隔，这个时间间隔被称为码片。 要想知道某个站点发了什么，就使用该站点的码片序列与复用信号求归一化内积； 码片序列两两正交，所以能恢复出码片序列；

调制技术

调制机制 使用信号传输比特

• 基带传输：占用全部的频率
• 通带传输：通过调节信号的振幅、频率、相位来传输比特，占据以载波信号频率为中心的一段频带

基带传输方式过于简单很少使用：

编码方式

• 不归零 NRZ
• 不归零逆转 NRIZ
• 曼彻斯特编码
• 双极编码
• 4B/5B 编码

不归零 NRZ：高电平表示 1，低电平表示 0，连续 0/1 都无法识别几个 0/1； 不归零逆转 NRZI：用电压的跳变表示 1，高电压表示 0，连续 1 解决，连续 0 无法识别；（USB 中使用） 曼彻斯特编码：高到低表示 1，低到高表示 0（都反过来）具体因为标准的不同决定；（10Base 以太网中使用）编码效率只有 50％ 双极编码：有+1 -1 0 三种级别，用 1 和-1 传输 1，0 表示 0； 4B/5B 编码：将 4bit 模式映射为 5bit，抛开了连续 0 的组合，提高曼彻斯特编码的编码效率到 80%；

通带传输

幅移键控：调幅 频移键控：调频 相移键控：调相

QAM-16：正交振幅调制，有 16 种不同的振幅和相位的信号组合模式，每个码元能够表示 4bit 数据（$2^4=16$）

因为 4bit 数据有 16 种 0-1 序列组合，而 QAM-16 调制技术中，一个信号通过调频调幅有 16 种信号组合，所以一个信号刚好能占满 16 种 0-1 组合，所以能够传输 4bit 数据；

码元

码元，是承载信息量的基本信号单位。 每秒钟发送的码元的个数，我们称之为波特率，又叫做符号率，采样率； 比特率，又叫位传输率、数据传输速率、数字带宽。 比特率-波特率：

C：比特率 B：波特率 n：信号的种类个数

格子架编码调制 TCM

当我们的信号调制个数很多的时候，不同的信号之间的差别太小，容易混淆，所以我们通常会使用一部分的位用作纠错，一部分的位用作传输数据；