计算机网络：物理层详解

物理层

单工通道，半双工通道，全双工通道

单工通道（Simplex Channel）：
- 单工通道是一种只允许数据在一个方向上传输的通道，通信双方中的一个方向只能发送，另一个方向只能接收，不能同时进行发送和接收。
- 在单工通道中，数据的传输是单向的，类似于单行道，只能沿着一个方向进行传输，不能反向传输。
- 例如，广播电视和广播电台就是典型的单工通道，信息只能从广播台传输到接收设备，接收设备无法向广播台发送信息。
半双工通道（Half Duplex Channel）：
- 半双工通道是一种允许数据在两个方向上传输，但不能同时进行发送和接收的通道，通信双方需要轮流地在发送和接收之间切换。
- 在半双工通道中，通信双方可以在同一条通道上进行双向传输，但不能同时进行双向传输，需要通过切换发送和接收的状态来进行通信。
- 例如，对讲机就是典型的半双工通道，用户必须按下对讲机上的按钮才能发送信息，松开按钮时可以接收来自其他用户的信息。
全双工通道（Full Duplex Channel）：
- 全双工通道是一种允许数据在两个方向同时传输的通道，通信双方可以同时进行发送和接收，实现了双向通信。
- 在全双工通道中，通信双方可以同时发送和接收数据，无需等待对方发送或接收完成，可以实现并行的双向数据传输。
- 例如，电话系统中的双向通话就是典型的全双工通道，通信双方可以同时进行说话和听取对方的话语。

单工通道只允许单向数据传输，半双工通道允许双向传输但不能同时进行发送和接收，而全双工通道允许双向数据同时传输，实现了并行的双向通信。

奈奎斯特定理

还是记住公式最好

所以能得出奈奎斯特定理还不是万能的，只能对码元进行计算

香农定理

S/N是表示信号功率与噪声功率的比值简称信噪比，W是信道带宽

简而言之，香农定理告诉我们，在给定信道带宽和一定信噪比的情况下，最大可靠传输速率是有限的，并且可以通过调整调制方案和编码技术来接近这个极限值。

给出一道简单题：

问题：假设一个数字通信系统具有带宽为 4 kHz 的信道，并且信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）为 30 dB。根据香农定理，计算该通道的最大传输速率。

首先4kHz=4*1000Hz, 30dB=10的三次方=1000

so 最大传输速率=

约等于40kbps

编码与调制

编码：

这个需要理解，第一个简单理解，归零编码：只要是1就前高后低，0是全程低

非归零编码：1高0低

反向非归零编码：第一个数：1高0低，后边的：1不改变原方向，0会一直改变方向

曼彻斯特编码：1：从高变低，即从高电平转为低电平；0：从低到高，即从低电平转为高电平（看的是中间点是从高到低还是从低到高）(可以自己定义)

差分曼彻斯特编码：较为复杂，可以看图，在虚线两侧，若不跳动则右侧为1，跳动则右侧为0，在每个中间都是要改变高度一次的；

调制：

可以看出

第一个：0是直线，1是波浪线

第二个：1频率比0的大

第三个：1或0不变时，线是平滑的三角函数，改变时，会有突兀；

记住：采样频率f采样必须大于等于最大频率f的两倍！！！！

交换

电路交换

优点很明显，缺点也很明显。早期使用，例如民国电视剧的座机就是这样。

现在可能也就国家军事专用线路会使用了；

报文交换

这个其实能很明显看出缺点，即不管报文多大，每次都是一口气直接转发出去，所以才会有后来的分组交换

分组交换

较为容易理解，就不多说了；

要注意的是，分组交换分成很多组，不同的组能走不同的路线前往目的地，并且可能还会用不同的方法传输数据：虚电路方式，数据报方式

**数据报方式是无连接的（connectionless）方式。**在数据报方式中，每个数据包都是独立传输的，路由器在转发数据包时不需要维护任何连接状态信息。因此，每个数据包都可以独立地选择最佳路径进行传输，而无需提前建立连接或保持连接状态。但是，由于每个数据包都是独立的，因此在网络中传输时可能会发生乱序、丢包等问题，因此接收方需要对数据包进行重新排序和重传处理。