计算机网络---物理层疑难点总结

疑难点

1．传输媒体是物理层吗?传输媒体和物理层的主要区别是什么?

传输媒体并不是物理层。由于传输媒体在物理层的下面，而物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为0层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么。也就是说，传输媒体不知道所传输的信号什么时候是1什么时候是0。但物理层由于规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。

2．什么是基带传输、频带传输和宽带传输?三者的区别是什么?

在计算机内部或在相邻设备之间近距离传输时，可以不经过调制就在信道上直接进行的传输方式称为基带传输。它通常用于局域网。数字基带传输就是在信道中直接传输数字信号，且传输媒体的整个带宽都被基带信号占用，双向地传输信息。最简单的方法是用两个高低电平来表示二进制数字，常用的编码方法有不归零编码和曼彻斯特编码。例如，要传输1010，低电平代表0,高电平代表1，那么在基带传输下，1010需要向通信线路传输（高、低、高、低电平)。
用数字信号对特定频率的载波进行调制（数字调制)，将其变成适合于传送的信号后再进行传输，这种传输方式就是频带传输。远距离传输或无线传输时，数字信号必须用频带传输技术进行传输。利用频带传输，不仅解决了电话系统传输数字信号的问题，而且可以实现多路复用，进而**提高传输信道的利用率。**同样传输1010，经过调制，一个码元对应4个二进制位，假设码元A代表1010，那么在模拟信道上传输码元A就相当于传输了1010，这就是频带传输。
借助频带传输，可将链路容量分解成两个或多个信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中所有的信道能同时互不干扰地发送信号，链路容量大大增加。比如把信道进行频分复用，划分为2条互不相关的子信道，分别在两条子信道上同时进行频带传输,链路容量就大大增加了,这就是宽带传输。

3．如何理解同步和异步?什么是同步通信和异步通信?

在计算机网络中，同步(Synchronous）的意思很广泛，没有统一的定义。例如，协议的三个要素之一就是“同步”。在网络编程中常提到的“同步”则主要指某函数的执行方式，即函数调用者需等待函数执行完后才能进入下一步。异步(Asynchronous）可简单地理解为“非同步”。
在数据通信中，同步通信与异步通信区别较大。
同步通信的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。主要有两种同步方式:一种是全网同步，即用一个非常精确的主时钟对全网所有结点上的时钟进行同步:另一种是准同步，即各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后采用其他措施实现同步传输。同步通信数据率较高，但实现的代价也较高。
异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的，但接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每个字符开始和结束的地方加上标志，即开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每个字符接收下来。异步通信也可以帧作为发送的单位。这时，帧的首部和尾部必须设有一些特殊的比特组合，使得接收端能够找出帧的开始(即帧定界)。异步通信的通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为标志的开销所占比例较大)。

4．奈氏准则和香农定理的主要区别是什么?这两个定理对数据通信的意义是什么?

奈氏准则指出，码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则接收端就不能正确判定码元所携带的比特是1还是0（因为存在码元之间的相互干扰)。
奈氏准则是在理想条件下推导出来的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值小很多。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。
需要注意的是，奈氏准则并未限制信息传输速率（b/s)。要提高信息传输速率，就必须使每个传输的码元能够代表许多比特的信息，这就需要有很好的编码技术。但码元所载的比特数确定后,信道的极限数据率也就确定了。
香农定理给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（单位为Hz)和一定的信噪比，信息传输速率的上限就确定了，这个极限是不能突破的。要想提高信息传输速率，要么设法提高传输线路的带宽，要么设法提高所传信道的信噪比，此外没有其他任何办法。
香农定理告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法:要么使用无限大的传输带宽（这显然不可能)，要么使信号的信噪比无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率（显然这也不可能)。注意，奈氏准则和香农定理中“带宽”的单位都是Hz。

5．信噪比为S/N，为什么还要取对数10log10(S/N)?

1)数字形式表示，即一般数值。如噪声功率为1，信号功率为100，信噪比为100/1=100。

2）以分贝形式表示，同样还是上面这些数字，以分贝形式表示的信噪比为10log1o(SI/N)= 10log1o100=20dB
两者的区别在于，前者（数值）是没有单位的，后者必须加dB，代表分贝。两者数值上等价。采用分贝表示的原因是:很多时候，信号要比噪声强得多，比如信号比噪声强10亿倍，如果用数值表示的话，那么1后面有9个0，很容易丢失一个0。如果用分贝表示，那么仅为90dB,因此要简单得多，而且不容易出错。分贝对于表示特别大或特别小的数值极为有利，这种表示方式在电子通信领域用途很广。