计算机网络 物理层#

香农定理和奈氏准则#

• 在没有噪声的理想情况使用奈氏准则
• 否则使用香农定理

香农公式#

1
C = B × log₂(1 + S/N)

其中 S/N 为信噪比（无单位）

定义#

• 在同一物理信道上传输多个信号的技术，提高信道利用率
• 核心思想：让多个用户或多个数据流共享同一条物理链路

频分复用（FDM, Frequency Division Multiplexing）#

• 原理：将信道带宽划分为若干不重叠的子带，每个用户使用一个子带传输信号
• 特点：
  • 用户同时传输
  • 需要滤波器防止干扰
• 应用场景：电视广播、电话干线
• 考试常考点：区分 FDM 与 TDM

时分复用（TDM, Time Division Multiplexing）#

• 原理：将时间划分为固定时隙，不同用户轮流使用信道
• 特点：
  • 每个用户在自己的时隙内独占信道
  • 可以同步 TDM 或异步 TDM
• 考试常考点：
  • 轮流使用信道 vs 同时使用（FDM）
  • 与电路交换结合（电话网）

波分复用（WDM, Wavelength Division Multiplexing）#

• 原理：用于光纤通信，每个用户使用不同波长（光信号频率）传输
• 本质：是光纤专用的 FDM
• 考试常考点：区分光波长和无线频率

码分复用（CDM / CDMA, Code Division Multiplexing）#

• 原理：所有用户同时使用同一频带，但用不同编码区分信号
• 考试常考点：
  • 无时隙、无频带划分
  • 常出题考 CDMA 特点 vs TDM/FDM

机械特性#

• 定义：物理接口的机械结构和连接方式
• 例子：插头、插座、光纤接口形状
• 考点：考”物理接口类型”或”接插件”

电气特性#

• 定义：信号在介质上的电气参数
• 内容：电压、电流、阻抗、信号幅度、频率
• 考点：选择题常考”哪些属于电气特性”

功能特性#

• 定义：物理层实现的基本功能
• 包括：比特传输、信号编码、同步、复用
• 考点：常出填空题或判断题

规程特性（协议特性）#

• 定义：物理层信号传输遵循的规则
• 包括：传输速率、码元、信号状态、同步方式
• 考点：考试中可能给参数让判断或计算

引导型传输介质#

• 双绞线（网线）
  • 屏蔽双绞线（STP）
  • 非屏蔽双绞线（UTP）
  • 每段最长只有100m
• 同轴电缆
• 光纤
• 电线

传输介质性能比较#

抗干扰能力/带宽：光纤 > 同轴电缆 > 双绞线

非引导型传输介质#

• 无线电波（穿透能力强，可以远程传播，应用通信）
• 微波
• 红外线
• 激光