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2022/11/27
众所周知,计算机网络在程序员的学习以及面试中占据十分重要的位置,同时它也是我们开启互联网世界的钥匙🔑。
因此,从今天开始更新《漫谈计算机网络》一文,读者们可以跟着博主一起深入浅出,了解计算机网络知识,学习计算机网络的应用。
博主仍在不断学习进步中,在本文中对于计算机网络的理解与认识尚浅,如有错误之处烦请批评指正。
如有疑问欢迎评论区留言。
以下为正文:
首先我们来看看
物理层在协议体系结构的位置:

2.1 物理层的基本概念
物理层考虑的是怎样才能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。
作用:尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。
l用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。
物理层的主要任务
确定与传输媒体的接口的一些特性。4 个特性:
机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定
和锁定装置等。
电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
重点👇从这里开始
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型

常用术语:
l 消息(message):如话音、文字、图像、视频等。
l 数据 (data): 运送消息的实体。有意义的符号序列。
l 信号 (signal):数据的电气的或电磁的表现。
模拟信号 (analogous signal):代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号 (digital signal):代表消息的参数的取值是离散的。
l 码元:在使用时间域(简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
使用二进制编码时,只有两种不同的码元:0 状态,1 状态。
2.2.2 有关信道的几个基本概念
l 信道:
一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
l 单向通信(单工通信):
只能有一个方向的通信,没有反方向的交互。
l 双向交替通信(半双工通信):
通信的双方都可以发送信息,但双方不能同时发送(当然也就不能同时接收)。
l 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。
l 基带信号(即基本频带信号)
来自信源的信号。
包含有较多的低频成分,甚至有直流成分。
l 调制
基带调制:仅对基带信号的波形进行变换,把数字信号转换为另一种形式的数字信号。把这种过程称为编码 (coding)。
带通调制:使用载波 (carrier)进行调制,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。经过载波调制后的信号称为带通信号(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
(1) 常用编码方式
l 不归零制:正电平代表 1,负电平代表 0。
l 归零制:正脉冲代表 1,负脉冲代表 0。
l 曼彻斯特编码:位周期中心的向上跳变代表 0,位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
l 差分曼彻斯特编码: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。
结合图片更好理解呀👇:

编码术语:
l 信号频率:
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。
l 自同步能力:
不归零制不能从信号波形本身中提取信号时钟频率(这叫做没有自同步能力)。
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力。
(2) 基本的带通调制方法
l 基带信号往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。
l 必须对基带信号进行调制 (modulation)。
l 最基本的调制方法有以下几种:
1. 调幅(AM):载波的振幅随基带数字信号而变化。
2. 调频(FM):载波的频率随基带数字信号而变化。
3. 调相(PM) :载波的初始相位随基带数字信号而变化。
如图👇:
正交振幅调制 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)
例如:
可供选择的相位有 12 种,而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。总共有 16 种组合,即 16 个码元。
由于 4 bit 编码共有 16 种不同的组合,因此这 16 个点中的每个点可对应于一种 4 bit 的编码。数据传输率可提高 4 倍。

不是码元越多越好,若每一个码元表示的比特数越多,则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越难,出错率就增加。


