网络-物理层

Posted by Young Ken on 2017-09-21

物理层

物理层的职责

怎样才能在链接各种计算机的传输介质上传输比特流和一些规范。

数据通信模型(计算机链接电话网)

  • 数字信号(Digital signal)

    数字化的离散信号。

  • 模拟信号

    是指时间上和数值上均连续的。

  • 调制解调器

    生活中说的“猫”,数字信号和模拟信号相互转换的设备。

  • 码元

    不同离散数据的基本波形。

傅里叶分析

这个是傅里叶分析的公式,这个是法国数学家傅里叶在19世纪早期的证明:任何一个行为合理的周期为T的函数g(t),都能用正弦函数和余弦函数的无穷级数。可以理解成一个周期函数可以被无数个周期函数相加取代。

棱镜是可以将光分解为不同颜色的物理仪器,每个成分的颜色由波长/频率来决定。傅里叶变换可以看作是数学上的棱镜,将函数基于频率分解为不同的成分。

多路复用

在计算机中两个计算机是可以直接通信的,这个时候传送的是数字信号。

基带信号

基带信号是指信号不经过调整解调器直接传送的信号。

  • 比特流

    传输原始的比特流。

  • 不归零(NRZ)

    这很简单,但是在实际应用中很少被用到。这个出现0的时候没有电位变化。在长时间周期中很难分辨出准确的时间周期。

  • 曼彻斯特编码

    这个能准确表达是否有信号正在传输。

带通信号

把机基带信号通过调制解调器变成高频信号。

复用技术

  • 频分复用(FDM)

    利用多个用户共享一个信道。典型应用,无线广播。

  • 时分复用(TDM)

    将时间划分为一段段等长的时分复用帧。

引导性介质

物理层的介质有分为两类,引导性和飞引导性。引导性有铜线光纤等,飞引导性有卫星激光。

双绞线

两个绝缘的铜线相互缠绕。

光纤

光纤是玻璃, 光信号可以在光纤中全反射。

通讯卫星

通讯卫星的可以认为是一个信号放大器(微波中继器),把地球的信号放大,再把信号送给地球。

根据开普勒定律,卫星离地球越远,围绕地球运行的周期越长,接近地面的周期为90分钟,35,800千米为24小时,384,000千米为一个月(月亮的位置)。想覆盖全球通信,轨道越高用的卫星数越少,但是通信延时越长。

卫星又分为同步卫星中地球轨道卫星低地球轨道卫星中地球轨道卫星的重要用途之一有GPS(Global Positioning System),每个卫星6小时围绕地址一周,轨道上有30颗卫星。

移动电话系统

第一代移动电话(1G):模拟语音

移动动电话简史:在20世纪初的时候,移动无线电话被用在海军和军事通讯上。1964年的时候,有了第一个汽车电话系统,发射器被放在高的建筑物上。到了20世纪60年代,发射机被放在了一个小山上,这次的发射功率变大了,这时候的移动电话还比较挫,直到贝尔实验室解救了世人。他发明了一个电话系统叫做高级移动电话系统(好屌的名字)。也会是现在的蜂窝结构,现在的移动电话也被叫做蜂窝电话的原因。这个系统能同时支持更多的人通讯,并且10~20千米一个蜂窝,这样接收设备功率更下,也能更加便宜。

第二代电话系统(2G):数字语音

第一代电话是模拟的,第二代电话是数字的,这样可以对通话压缩和加密。还可有发短信了。增加了一个系统叫做全球移动通信系统(GSM)。这个时候SIM卡出现了,在这之前可是一个手机对应一个号码的。

第三代移动电话(3G):数字语音和数据

第三代移动电话,包含了数字语音和数据。出现了一个网络制式宽带码分多址(WCDMA)

早蜂窝直接切换的时候,CDMA采用了软切换手段,不会丢失连贯性。与其对应的是硬切换,如果在从基站切换到新基站,但是新基站无法接管它,那么这时候就没呀信号了。不知道这是不是坐高铁没有信号的原因。

参考:

傅里叶分析