计算机网络-第2章 物理层

计算机网络的第二章主要聚焦在物理层，这是所有通信的基础，负责在设备间传输原始比特流。物理层的标准定义了接口、信号规范、电缆类型、传输速率等关键要素，确保不同设备之间的兼容性和数据准确无误地传输。 我们要理解数据通信的基础知识。这包括了解信号（如模拟信号和数字信号）、传输方式（如单工、半双工和全双工）、以及信号的衰减和噪声问题。这些基础知识为后续深入学习物理层提供了必要的背景。 在物理层，常用的编码方式有曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码，这两种编码机制可以同时传递时钟信息和数据，确保接收端能够正确解析信号。此外，还有其他编码方式，如NRZ（非归零）和AMI（幅度调制幅度），它们各有优缺点，适用于不同的通信场景。 奈氏准则和香农公式是通信理论中的重要概念。奈氏准则指出，无失真传输的最高数据率取决于信号带宽，它给出了无干扰传输的理论上限。而香农公式则更进一步，它基于信道容量和信噪比，给出了在有噪声环境下最大可能的数据传输速率，为现代通信系统的容量规划提供了理论指导。 物理层下层的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。每种介质都有其特性，如双绞线适合短距离、高速率传输，光纤则能实现长距离、高带宽的通信，无线介质如无线电波和光波则提供了无固定线路的灵活性。 信道复用技术允许多个用户共享同一传输介质，常见的有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分多址（CDMA）。这些技术通过不同的方法分割信道资源，提高传输效率，减少冲突。 数字传输系统是现代通信的核心，将模拟信号转换为数字信号，进行数据传输。数字传输的优势在于抗干扰能力强、易于处理和存储，同时也为高级纠错编码和压缩技术提供了基础。 宽带接入技术如DSL（数字用户线）、Cable Modem、光纤到户（FTTH）和无线宽带（如Wi-Fi、4G/5G）等，为用户提供高速的互联网接入，推动了互联网的普及和发展。 物理层是计算机网络的基石，它的标准、编码方式、传输介质选择、信道复用技术和宽带接入技术都是构建高效、稳定网络的关键元素。理解并掌握这些知识对于任何从事网络相关工作的人来说都至关重要。