信道的极限容量

奈氏准则

对于一个理想低通信道（没有噪声、带宽有限的信道）的极限波特率（波特、码元/秒）=2 x 信道的频率带宽（Hz）

香农定理

对于一个有噪声、带宽有限的信道的 极限比特率=信道的频率带宽（Hz）x log₂ (1+S/N)

S/N=信号的功率/噪声的功率 以分贝为单位则有 信噪比=10log₁₀ S/N

编码与调制

编码

调制

正交幅度调制（QAM）：若有m种振幅、n种相位，则1码元=log₂（m*n） bit

传输介质

导向型

• 双绞线：两根导线绞合而成。绞合与屏蔽层可以提升抗电磁干扰的能力

• 同轴电缆：由传输信号的内导体和用于抗电磁干扰的外导体屏蔽层组成。

• 光纤：由高折射率的纤芯和低折射率的包层构成。 抗干扰能力强、信号传输损耗小

非导向型

• 无线电波：穿透能力强、传输距离长、信号指向性弱 （手机信号、WIFI信号）

• 微波通信（短波通信）：频率带宽高、信号指向性强

物理层接口的特性

• 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

• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围、传输速率、距离限制等

• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义

• 过程特性(规程特性)：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

物理层设备

中继器

若传输距离太长，数字信号会失真，所以需要中继器。

• 中继器只有两个端口。通过一个端口接收信号，将失真信号整形再生，并转发至另一端口(信号再生会产生一些时延)

• 仅支持半双工通信(两端连接的结点不可同时发送数据），会导致“冲突”

• 中继器两个端口对应两个“网段’

集线器

只从一方接收，向其他多方发送接收的信息。

• 本质上是多端口中继器。集线器将其中一个端口接收到的信号整形再生后，转发到所有其他端口

• 各端口连接的结点不可同时发送数据，会导致“冲突”

• 集线器的N个端口对应N个“网段”，各网段属于同一个“冲突域”

什么是冲突域？

如果两台主机同时发送数据会导致“冲突”，则这两台主机处于同一个“冲突域"。处于同一冲突域的主机在发送数据前需要进行信道争用

集线器、中继器不能无限串联。