计算机网络物理层：传输媒体与编码方式详解

计算机网络物理层：传输媒体与编码方式详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_73399576/article/details/144754834

物理层是计算机网络体系结构的最低层，它位于传输媒体（传输介质）之上，主要作用是为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。这里的“比特流”是指数据以一个个0或1的二进制代码形式表示。物理层并不是特指某种传输介质，而是指通过传输介质以及相关的通信协议、标准建立起来的物理线路。

一、定义与位置

物理层是计算机网络体系结构的最低层，它位于传输媒体（传输介质）之上，主要作用是为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。这里的“比特流”是指数据以一个个0或1的二进制代码形式表示。物理层并不是特指某种传输介质，而是指通过传输介质以及相关的通信协议、标准建立起来的物理线路。

二、主要功能

1. 构建数据通路：物理层为数据链路层提供完整的数据传输通道，确保数据能够在发送端和接收端之间顺利传输。
2. 透明传输：物理层能够屏蔽不同传输介质类型和通信协议的差异，使得进行网络通信的各方只看到有“路”可行，而无需关心修这些“路”所用的具体“材料”和相关标准。
3. 传输数据：发送端通过物理层接口和传输介质将数据按比特流的顺序传送到接收端的物理层。
4. 数据编码：不同传输介质所支持的数据编码类型不一样，物理层会根据传输介质的要求对数据进行编码，使得它能够在该传输介质上传输。
5. 数据传输管理：物理层还负责基于比特流的数据传输流量控制、差错控制、物理线路的激活和释放等管理任务。

三、特性与接口

1. 机械特性：物理层定义了传输介质接线器、物理接口的形状和尺寸、引线数目和排列顺序，以及连接器与接口之间的固定和锁定装置。
2. 电气特性：物理层规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电压的高低、阻抗匹配情况，以及传输速率和传输距离限制等参数属性。
3. 功能特性：物理层指明了传输介质中各条线上所出现的某一电平的含义，以及物理接口各条信号线的用途。
4. 过程特性：物理层规定了利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式。

四、传输媒体与编码方式

1. 传输媒体：物理层使用的传输媒体包括架空明线、平衡电缆（如双绞线、同轴电缆）、光纤等导引型媒体，以及无线信道等非导引型媒体。
2. 编码方式：物理层常用的编码方式包括不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。这些编码方式在信号频率、自同步能力等方面有所不同，适用于不同的应用场景。

五、信道与传输速率

1. 信道：信道是通信双方物理链路（包括有线物理介质上的链路和无线介质上的链路）上通过物理层协议建立起来的数据传输通道。
2. 传输速率：物理层的传输速率受到信道带宽、信噪比等多种因素的影响。香农公式（C=Wlog2(1+S/N)）描述了信道的极限信息传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系。其中，C是信道的极限信息传输速率，W是信道带宽，S是信道内所传信号的平均功率，N是信道内部的高斯噪声功率。