第三章 物理层

物理层：物理层的协议也称作接口。物理层定义了建立、维护、拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的、规程的特性。其目的是使原始的比特流在物理介质上得以传输。
DTE：数字终端设备，是用户所有的联网设备或工作站，是通信的信源或者信宿。
DCE：数字电路终接设备 或 数据通信设备，是为用户提供入网接入点的设备。
物理层的电气特性：
（1）非平衡方式：分立原件技术设计的非平衡接口，采用非平衡发送器和接收器，每条电路一根导线，收发双方公用一根地线。串扰大。<20Kbps <15m。
（2）差动接收器的非平衡方式：集成电路技术设计的非平衡接口，采用非平衡发送器和差动接收器，每条电路一根导线，收发双方各有独立的地线。串扰较小。<300Kbps 10m-1000m。
（3）平衡方式：集成电路技术设计的平衡接口，平衡发送器和接收器，每条电路两根导线，收发双方形成各自的回路。串扰最小。<10M 10m-1000m。
接口信号线的分类：数据信号线、控制信号线、地线、定时信号线。
规程特性：定义了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤使得比特流的传输得以完成。
RS-232C：
（1）RS推荐标准。232协议编号。C修改次数。
（2）25芯标准连接器。
（2）非平衡方式。+-15V负逻辑电平，+-5V不做定义。
RS-449：37芯和9芯标准连接器。
（1）RS-422：平衡方式。+-6V负逻辑电平，+-2V不做定义。
（2）RS-423：差动接收器的非平衡方式，作为RS-232到RS-433过渡。+-6V负逻辑电平，+-4V不做定义。
100系列和200系列：属于ITU V2.4
（1）100系列用于DTE与不带自动呼叫的DCE之间的连接。
（2）200系列用于DTE与带自动呼叫的DCE之间的连接。
X.21的设计目标之一就是减少信号线的数目，采用15芯连接器代替25芯连接器，且仅定义了其中8条接口线。另一个设计目标是比RS232C在更长的距离上更高速率的传输。
x.21 bis，中bis是替换物的意思。
X.21为三种服务定义了物理电路：租用电路，直接呼叫，设备地址呼叫。
传输介质：
（1）双绞线：屏蔽双绞线（3类16M、5类100M）、非屏蔽双绞线。
（2）同轴电缆：宽带75欧姆，基带50欧姆。
（3）光纤：单模（LED发光二极管），多模（ILD注入激光二极管）。
传输介质比较：
（1）双绞线：价格便宜，与同轴电缆比其带宽受限，对于单个建筑物内的低通信容量的局域网性价比较好。
（2）同轴电缆：比双绞线价格稍贵，带宽有较大提高，适合连接设备较多的高通信容量局域网。
（3）光纤：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小 、电磁隔离、误码率低。随着技术发展和成本降低，也将越来越广泛的使用，比

如FDDI。
通信方式：
（1）串行：一位一位地传输。串行适于远距离通信，串行对于计算机网络更具有普遍意义。
（2）并行：多个数据位同时在设备间传输。并行适于近距离通信。
串行通信的方向性结构：
（1）单工：只支持数据在一个方向的传输。
（2）半双工：支持数据在两个方向上的传输，但某一时刻只有一个方向在传输。
（3）全双工：支持数据在两个方向的同时的传输。
数据：有意义的实体，涉及事物存在的形式。模拟数据是在一个区间内连续变化的值，数字数据是离散的值。
信号：数据的电子或电磁编码。模拟信号可以是随时间连续变化的电压或电流。数字信号可以是离散的电脉冲。
信息：对数据内容的解释。
信源：产生和发送数据的设备或计算机。
信宿：接收和处理数据的设备或计算机。
信道：信源和信宿之间的通信线路。
数据通信：通过计算机或其他数据装置以及通信线路，完成数据编码信号的传输、转换、存储、处理。
数字的信号表示：
（1）模拟数据可以直接由随时间连续变化的模拟信号表示，也可以经过CODEC等设备转换后用离散信号表示。
（2）数字信号可以直接用离散的数字信号表示，也可以经过MODEM等设备转换为模拟信号表示。
多路复用技术：
（1）频分多路复用FDM：当信道的可用带宽大于单个原始信号所需带宽时，将信道划分为若干个带宽大于等于原始信号所需带宽的子信道。
（2）时分多路复用TDM：当信道的传输速率大于单个原始信号所需传输速率时，将信道上的时间划分为多了时间片轮流分配给多路信号使用。
（3）波分多路复用WDM：用于光信号，是频分多路复用在极高频上的应用。
T1：每帧24路8位信号，其中前7位数据，第8位控制信号，帧尾加一位帧同步位。125us/帧 1.544Mbps。
E1：8位同步，8位信令，30路*8位数据，125us/帧 2.048Mbps。
数据传输方式：
（1）异步：数据以字符为单位传输，每个字符以一位起始位引导，一位停止位结束。
（2）同步：数据以帧为单位传输，每帧以帧头引导，帧尾结束。帧头帧尾的性质取决于帧是面向位的还是面向字节的。
不归零码：无法区分一位的开始和结束，需要额外的同步措施。
归零码：无需额外的同步措施，但脉冲较窄，需要更高的带宽。
单极性码：积累直流分量，破坏接口表面的电镀层，不利于使用变压器在设备和环境间形成较好的交流耦合。
双极性码：直流分量减少，有利于数据传输。
同步方法：
（1）位同步：自同步、外同步。
（2）群同步：（异步传输、起止式传输）。字符之间异步定时，字符内各个比特同步定时。
脉码

调制PCM以采样定理为基础：采样信号频率大于原始信号有效频率或带宽2倍就能包含原始信号的所有信息，通过一个低通滤波器还原。
PCM的三步：采样、量化、编码。
传输线路的三个主要问题：衰减、延迟畸变、噪声。
正弦载波的调频、调幅、调相。
ADSL：采用频分多路复用技术，将信道划分为POTS（传统简单电话服务）、上行数据流、下行数据流，其中将下行信道分配较多带宽。
数据交换技术：
（1）电路交换：在通信之前先建立一条物理信道，通信过程中始终占有该信道。经过电路的建立、数据传输、拆除三个过程。
（2）报文交换：无需建立专用的物理连接，报文携带目的地址，由途径的各个节点存储转发，最终到达目的地。
1）比电路交换信道利用率高。
2）电路交换在负载重时无法接受新呼叫，而报文交换依然可以收发报文。
3）可以将一个报文送往多个地址。
4）但实时性不好。
（3）分组交换：将报文分为若干个长度受限的分组，降低了中间节点的存储能力的要求。
1）虚电路：保证分组按序正确到达，中间节点故障导致虚电路破坏。
2）数据报：不保证分组正确按序到达，但对于少量数据的传输，灵活简单。