【计算机网络】
《计算机网络》是吴功宜教授撰写的专业教材,其第二版的第三章主要探讨了物理层的相关知识。物理层是计算机网络的最底层,负责数据的物理传输,包括信息、数据和信号的关系,以及各种传输介质的特点。
信息是抽象的概念,包含了数据的含义和上下文,而数据则是信息的具体表现形式,如数字、文字等。信号则是数据在物理媒介上的电信号表示,如电压、电流或光脉冲。例如,数字“1”在电话线上可能表现为电压变化的一个周期,这就是信号。
传输介质是网络通信的基础,包括双绞线、同轴电缆和光缆。双绞线是最常见的传输介质,用于局域网,分为屏蔽和非屏蔽两类,传输距离通常为100米,有三类、五类等分类。同轴电缆由四层结构构成,适用于基带和宽带通信,安装较复杂,成本较低。光缆是性能最优的传输介质,具有低损耗、宽频带、高速率、低误码率和高安全性,分为单模和多模两种。
在编码技术中,SYN控制字符的ASCII码是0010110。FSK(频率移键控)、NRZ(非归零编码)、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码是常见的数字信号编码方法,它们的信号波形各有不同,比如FSK通过改变信号的频率来表示二进制的0和1,曼彻斯特编码则通过中间跳变来区分0和1,差分曼彻斯特编码则在每个比特间隔的中心有跳变。
脉冲编码调制(PCM)是模拟信号数字化的过程。要无损重构600Hz的语音信号,采样频率f应大于信号最高频率的两倍,即2×600Hz=1200Hz,所以PCM信号的信道带宽至少为3KHz时,采样频率f至少取1200Hz。
调制解调器(Modem)的工作原理是将数字信号转换为模拟信号以便在模拟线路(如电话线)上进行传输,然后在接收端再将模拟信号还原为数字信号。
多路复用技术主要有三种:频分多路复用(FDM)、波分多路复用(WDM)和时分多路复用(TDM)。FDM通过不同的载波频率在同一线路上传输多个信号,WDM利用不同波长的光信号,而TDM则通过时间片分配给多个信道,适合数字数据传输。
广域网(WAN)的数据交换技术主要包括线路交换和存储转发。线路交换类似电话系统,先建立连接再传输,适合大量数据且实时性强的通信;存储转发包括报文交换和分组交换,其中报文交换不预先建立连接,分组交换又分为数据报、虚电路和ATM交换,ATM交换基于固定长度的信元,采用面向连接的方式。
同步数字体系(SDH)的发展源于对早期数字传输系统的改进,解决不标准的传输速率、接口规范问题以及复用系统中的同步难题,为全球电信网络提供了一套统一的标准框架。