2021-01-19--总结
计算机网络
下面没有补充完的，接着慢慢完善，今天主要让香农那个推导公式给整“自闭“了，心疼通信原理的同学们一下。
在补充个知乎链接：
https://www.zhihu.com/question/39296849/answer/1467262363
第二章 物理层
2.1 物理层的基本概念
物理层考虑的是怎么样才能连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。
可以将物理层的主要任务描述确定为与传输媒体的接口有关的一些特性：
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（1）机械特性
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置，等。
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（2）电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围
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（3）功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
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（4）过程特性
指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
数据在计算机内部多采用并行传输方式。但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输，因此物理层还要完成传输方式的转换。
具体的物理层协议种类比较多。这是因为物理连接的方式比较多（例如，可以是点对点的，也可以是采用多点连接或广播连接）
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统可以分为三大部分：
- 源系统（或发送端、发送方）
- 传输系统（或传输网络）
- 目的系统（或接收端、接收方）
源系统一般包括以下两个部分：
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源点（source）
源点设备产生要传输的数据
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发送器
通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。典型的发送器就是调制器，它把来自传输线路上的模拟信号进行调节，提取出来在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
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接收器
接受传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是调节器，它把来自传输线路上的模拟信号进行调节，提取出来发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
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终点（destinaation）
终点设备从接收器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。终点又称为目的站，或信宿。
在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。
通信的目的是传送消息(message)。**数据(data)**是运送消息的实体。
（1）模拟信号，或连续信号–代表消息的参数的取值是连续的
（2）数字信号，或离散信号–代表消息的参数的取值是离散的
2.2.2 有关信道的几个基本概念
信道一般都是用来表示向某一个方向传递信息的媒体
一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接受信道
从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下的三种方式：
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（1）单向通信
又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方下的交互。无线电广播或有限电广播以及电视广播就属于这种类型。
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（2）双向交替通信
又称为半双工通信，即通信双方都可以发送消息，但不能双发同时发送或者接受消息。
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（3）双向同时通信
又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接受消息。
来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）。
基带信号往往包含角度哦的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。
调制分为两大类。
调制可分为两大类：
一类是仅仅对基带信号的波形进行变换,使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基类信号。这类调制称为基带调制。由于这种基带调制是把数字信号转换为另一种形式的数字信号，因此这个过程也被称为编码(coding)。
另一类要使用载波((carrier)进行调制,把基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内能够通过信道),而使用载波的调制称为带通调制。
（1）常用编码方式
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不归零制
正电平代表1，负电平代表0
说的直白一点就是，数字信号要么跳到1要么跳到-1，没有经过0
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归零制
是1的话就跳到0.5然后再跳动到0后面，然后是1再跳动到0.5，是0再跳到-0.5
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曼彻斯特编码
位于周期中心的向上跳变代表0，位于周期中心的向下跳变代表1
就是一个数字模型每一个形状代表一个数字
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差分曼彻斯特编码
在每一位的中心处始终都有跳变。位于开始边界跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1
当数字数据发生变化时，再更改数字模型变化
（2）基本的带通调制方法
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调幅（AM）
即载波的振幅随基带数字信号而变化
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调频（FM）
即载波的频率随基带数字信号而变化
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调相（PM）
即载波的初始相位随基带数字信号而变化
为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如，正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation）。
2.2.3 信道的极限容量
这个可是折磨死我了，只能淡淡的说一声：香农tql
（1）信道能够通过的频率范围
如果信号中的高频分量在传输时受到衰减，那么在接收端收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭了，每一个码元所占的时间界限也不再是很明确，而是前后都拖了“尾巴”。这样，在接收端收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限。这种现象叫做码间串扰。严重的码间串扰使得本来分的很清楚的一串码元变得模糊而无法识别。
奈斯准则：在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接受端码元的判决（即识别）成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
（2）信噪比
所谓信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位。即：
信噪比（dB） = 10 log10(S/N)（dB） （2-1）
创始人香农推导出著名的香农公式。
信道的极限信息传输速率C是：
C = W log 2(1+S/N)（bit/s） (2-2)
W 为信道的带宽（以Hz为单位）
S 为信道内所传信号的平均功率
N 为信道内部的高斯噪声功率
信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高
香农公式的意义：
只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定存在某种办法来实现无差错的传输。
PS：
这里说一下我还说去找一下香农的公式怎么推导，经过一番折腾后，拿到了一个推导的文档，看了一段时间后，我决定还是先放一放。去学一学高数、概率论这些还是比较好的。
2.3 物理层下面的传输媒体
传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
传输媒体可分为两大类：
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导引型传输媒体
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播
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非引导型传输媒体
非导引型传输媒体就是指*空间