计算机网络：物理层

物理层概述

服务：在一条链路上传输比特流

核心问题：用模拟信号发送数字比特

带宽

网络链路在单位时间内能够传输的最大数据量

脉冲编码调制

PCM 就是把连续变化的模拟信号，按固定时间间隔取样，再把每个样本值转换成二进制字。

三个步骤：

• 采样 按固定时间间隔测量模拟信号的幅度。 例如每秒采样 8000 次，就得到 8000 个样本。

• 量化 把连续的幅度值近似为有限个等级。 例如把声音强弱分成 256 个等级，每个样本只能落到其中一个等级。

• 编码 把量化后的等级用二进制表示。 例如 256 个等级需要 8 bit 表示。

Nyquist定理和Shannon定理

Nyquist 定理主要描述：在理想无噪声信道中，信道带宽限制了最高码元传输速率。 C = 2W log2 V

Shannon 定理描述：在有噪声信道中，信道容量受到带宽和信噪比的共同限制。 C = W log2(1 + S/N)

双绞线与光纤

双绞线是一种常见的电信号传输介质，由两根相互绝缘的铜导线按一定密度绞合在一起。 目的主要是：

• 减少电磁干扰
• 降低串扰
• 提高信号传输稳定性

特点：

• 成本低
• 安装方便
• 适合短距离局域网
• 易受电磁干扰影响
• 传输距离通常较短，以太网常见最大距离约 100 m

光纤是一种利用光信号传输数据的介质，核心材料通常是玻璃或塑料。它通过光在纤芯中的全反射来传播信号。 特点：

• 传输速率高
• 传输距离远
• 抗电磁干扰能力强
• 衰减小
• 安全性较好，不易被窃听
• 成本和施工维护要求通常高于双绞线