计算机网络 - 物理层
第二章 - 物理层
来源Bilibili湖科大教书匠计算机网络教程：计算机网络微课堂（有字幕无背景音乐版）
物理层的基本概念
物理层考虑的是怎样才能在连接了各种计算机的传输媒体上
传输 数据比特流。物理层为数据链路层
屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务。
物理层下面的传输媒体
传输方式
串行传输&并行传输
远距离传输采用 串行传输
计算机内部的数据总线 采用 并行传输
同步传输 & 异步传输
同步传输
数据块以稳定的比特流的形势传输，字节之间没有间隔。
由于 发送方 和 接受端的 时钟频率存在一定差异，因此，需要采取方法 使收发双方得到时钟保持同步
- 外同步：在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线
- 内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输（如曼彻斯特编码）
异步传输
以字节为 独立的传输单位 ，字节之间的时间不是固定的，接收端仅在 每个字节的起始处对字节内的比特 实现同步。因此，通常要在每个字节的前后 加上 开始位 和 结束位 。
单工通信&半双工通信&全双工通信
编码与调制
数据传输与基本概念
消息（message）：文字，图片，音频，视频等。
数据（data）：运送消息的实体
网卡：将比特零或一，变换成 电信号 发送到网线
信号：是 数据的电磁表现
基带信号：由信源发出的原始电信号称为基带信号
- 数字基带信号：用于 cpu 与 内存 之间传输的信号
- 模拟基带信号：例如麦克分收到声音后的音频信号，需要在信道中进行传输
编码：对基带信号 的
波形进行变换(曼彻斯特编码)，使之能在数字信道中传输调制：把数字基带信号的频率范围
搬移到较高的频段，并转化为模拟信号码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的
基本波形。
传输媒体与信道的关系
传输媒体 != 信道
单工传输：
传输媒体只包含一个信道，要么是 发送信道 ，要么是 接受信道
半双工传输 &全双工：
传输媒体要包含两个信道，一个是 发送信道 ，一个是 接受信道
如果使用 信道复用技术 ，一条传输媒体还可以 包含多个信道
常用编码
不归零编码 ：就是指在整个码元时间内，不会出现零电平，规则简单，但是有 同步问题
为解决上图中的问题：需要发送方 与 接收方 做到严格的 同步 。
需要额外一根传输线来传输时钟信号，使发送方 和 接收方同步。发送方发送 时钟信号，接收方按照时钟信号的节拍来逐个接收码元。
而对于 计算机网络 而言，宁愿用这根线来传输数据信号，而不是时钟信号。因此，由于不归零编码存在 同步问题 ，计算机网络中的数据不采用这类编码。
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归零编码 ：每个码元传输结束后，信号都要归零，所以接收方只要在信号归零后进行采样即可，不需要单独的时钟信号。相当于把时钟信号用 归零的方式 编码在了数据之内，为 自同步 信号，但此类编码中的大部分数据带宽都用来传输 归零 而浪费掉了。 也就是说 ”自同步，但效率低“
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曼彻斯特编码 ：在每个码元的中间时刻，信号都会跳变。中间时刻的跳变即表示时钟，又表示数据（传统以太网，10Mb/s）
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差分曼彻斯特编码 ：在每个码元的中间时刻，信号都会跳变，但是跳变仅表示时钟，根据 码元的开始处电平是否发生变化来表示数据。
总结 ：
2.4.4 常用调制方法
使用基本调制方法，1各码元只能包含一个比特信息。如何能使1个码元包含更多的信息呢？
混合调制 ：
信道的极限容量
信号的极限信息速率还要受限于实际的信号在信道中传输时的 信噪比。
噪声功率相对信号功率越大，影响就越大
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比。
