今天在上課的時候突然想到，生活是不公平的，有的人必須每一天都付出百分百的精力和心意，即使這份努力并不會被人看到，而有的人則不斷都有隨便選擇自己生活的權(quán)利，有做億萬富翁的底氣而選擇當(dāng)平常人和安于做平常人（即便你是真的愿意）是不一樣的，這大概是很多人所追求的所謂的財富自由的真正內(nèi)涵，雖然我覺得用財富來形容這種理想就像用數(shù)學(xué)來衡量世界一樣，是一種雖然很好但總有哪里在什么時候不對勁的感覺，我覺得作為人，從不應(yīng)該將努力作為衡量自己good的理由，因為這樣的話就會勉強，而勉強就會不舒服，而真正值得人們稱道的，應(yīng)該是“積極地生活”，雖然大多數(shù)時候生活的壓迫并不允許我們?nèi)绱诉x擇就是了。

那么開始今天的復(fù)習(xí)

物理層

主要目的是研究發(fā)送這一實現(xiàn)和對應(yīng)的性質(zhì)

物理層定義了比特作為信號在信道上發(fā)送時相關(guān)的電氣、時序和其他接口，是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，其不同特性將會決定了傳輸性能的不同（吞吐量、延遲和誤碼率），所以是基礎(chǔ)
首先研究數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦碚摲治?，探討決定信道傳輸?shù)淖匀痪窒蓿又o出三種傳輸介質(zhì)（各自對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和性能有不同影響）
再就是數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)（雖然這節(jié)課并沒有講就是了），主要解決如何將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字比特以及將數(shù)字比特還原成為模擬信號，在此基礎(chǔ)上，引入多路復(fù)用方案，探討如何在同一個傳輸介質(zhì)上同時進行多個會話而彼此不進行干擾
最后關(guān)注三個實例：固定電話系統(tǒng)、移動電話系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)

任何行為合理周期為T的函數(shù)都可以表示成正余弦和常數(shù)的組合
f是頻率，a和b是n次諧波的振幅，c是常數(shù)，這種分解稱為傅里葉級數(shù)，只要知道T和振幅就可以求出原函數(shù)
對一個有限時間的數(shù)據(jù)信號的處理也就是重復(fù)著一個周期的模式
乘以sin(2πkft)或者是cos（2πkft）然后從0到t求積分，就是a和b，然后直接積分就是c

說白了就是一堆公式

帶寬有限的信號

數(shù)學(xué)分析和數(shù)據(jù)通信的關(guān)聯(lián)在于實際信道對不同頻率信號有不同的影響
所有的傳輸設(shè)施在傳輸過程中都要損失能量，如果所有的傅里葉分量都等量地衰減，那么結(jié)果就是在振幅上有所減小，但是不會變形
然而
所有設(shè)施并不是等量地衰減，那么結(jié)果信號就會變形，一般情況對于導(dǎo)線來說，在0到f的范圍內(nèi)，振幅在傳輸過程中不會衰減，但是以上就不行了，這段頻率的寬度也就是寬度（看清楚了，基礎(chǔ)是從開水，但是根本意義還是說的是寬度）
通常引用的是使得能量保留一半的位置

帶寬是傳輸介質(zhì)的固有物理特性，取決于介質(zhì)的構(gòu)成、厚度和電線或者是光纖的長度，濾波器可以用來進一步限制信號的帶寬，比如802.11允許使用的帶寬是20mhz，對應(yīng)的無線裝置就將信號帶寬過濾成這個大小，在電視系統(tǒng)中，每個信道都占用6mhz寬度，使用過濾技術(shù)就可以使得多個信號共享一段給定范圍內(nèi)的頻譜，從而改進系統(tǒng)的整體效率，但是某些信號的頻率就不能從0開始，但無所謂，信息僅僅取決于對應(yīng)的寬度而不是起始終止，一般將從0開始的到某個最大頻率的信號稱為基帶信號，將被搬移并占用某個更大頻率范圍的稱為通帶信號，跟所有的無線傳輸都是一樣的

如果貸款很低只有幾個最低頻率才能傳輸，看那些分別顯示了經(jīng)過高帶寬信道后得到的頻譜和重構(gòu)函數(shù)后就能夠知道，對于數(shù)字傳輸來說最重要的是接收到的信號具有足以重構(gòu)出原始發(fā)送比特序列的精確度，也就是諧波的數(shù)量

普通電話線的截止頻率大概是3000hz以上
限制了帶寬也就限制了數(shù)據(jù)傳輸率
模擬帶寬是hz，數(shù)字帶寬是bps，分別是對于電氣工程師和計算機學(xué)家

信道的最大數(shù)據(jù)速率

信道的傳輸能力是有限的，有限帶寬的無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率，2Blog2V
B是用k表示的帶寬，V是離散等級，也即是總共的精度標(biāo)識

還要考慮信噪比，信號的功率是s，噪聲的功率是N，10log10s/n的意思是100的信噪比就是20分貝，

對于帶寬是Bhz，噪聲比是s/n的有噪聲通道，其最大數(shù)據(jù)或者容量是B log2（1+s/n）

也就是實際上信道能夠獲得的最大的容量，不管采用多少個信號等級也不管采樣頻率快慢，也有上限，任何違反香農(nóng)結(jié)論的都可以被歸為是永動機一類，那就必須改進信噪比（在靠近用戶的地方加入數(shù)字中繼器），使用更大的帶寬

引導(dǎo)性傳輸介質(zhì)

物理層的作用是將比特從一臺機器傳輸?shù)搅硗庖慌_機器，實際所使用的無力介質(zhì)有多種選擇，體現(xiàn)在帶寬 和延遲和成本和安裝和維護的不同，適用不同場合，分為有線（引導(dǎo)）銅線和光纖，和非引導(dǎo)性地面無線電衛(wèi)星和激光等等

磁介質(zhì)

先讀寫到磁介質(zhì)上，物理方法傳輸，當(dāng)然是比較慢了，適用于高帶寬和單個比特傳輸成本關(guān)鍵的應(yīng)用系統(tǒng)

雙絞線

上著就不是以毫秒來計算的延遲，但是很多在線應(yīng)用迫切，相互絕緣的銅線，兩根平行線會構(gòu)成天線，不同電線產(chǎn)生的干擾波會抵消，降低電線輻射，信號以兩根電線的電壓差承載，對外部噪聲有好的免疫力，因為噪聲干擾是相同的
常用于電話系統(tǒng)，電話通過這個鏈接到電話公司的端局，打電話和ADSL接入因特網(wǎng)都 發(fā)生在這些上，可以延伸幾千米，距離遠就因為衰減而需要中繼器，并行經(jīng)過一定距離的時候就應(yīng)該捆成一束，再加保護套，電線桿上有電話線束

可以用于傳輸模擬和數(shù)字信號，帶寬 取決于導(dǎo)線的厚度以及距離遠近，幾千米差不多mbps，足夠的傳輸性能和低成本，4對是貓55類線
不同的局域網(wǎng)使用不同（全部局部）雙絞線
雙向同時使用是全雙工，雙向使用單一次一方向是半雙工鏈路，只允許一個方向是單工鏈路
貓5扭得更緊，減少串?dāng)_，長距離中可以使信號質(zhì)量更好，更加適用于高速計算機通信

所有的都是非屏蔽雙絞線，僅由導(dǎo)線和絕緣層簡單構(gòu)成，7類之后還有外面屏蔽層，減弱外部干擾和附近線纜的串?dāng)_

同軸電纜

coax co—ax
有更好的屏蔽特性和更大的帶寬，以高速率傳輸遠距離，
50Ω用于數(shù)字傳輸
75用來模擬傳輸和有線電視傳輸
有線電視運營商開始在上面提供訪問net的業(yè)務(wù)，75對于數(shù)據(jù)通信 更為重要
其結(jié)構(gòu)和屏蔽性使得其有很高的帶寬和很好的抗噪性，帶寬取決于電纜的質(zhì)量和長度，應(yīng)用于電話系統(tǒng)，大部分長途干線被光纖取代，但仍然是有線電視和計算機城域網(wǎng)的常用傳輸介質(zhì)

電力線

就是電線（除了電話網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)更為普遍）
可以用于家中局域網(wǎng)和室外訪問int的寬帶接入，最普遍的就是家庭室內(nèi)使用電力線

簡單，將電視機和接收器插入電源插座，就可以發(fā)送接收電影，不需要任何插頭或者是無線電，數(shù)據(jù)信號疊加在低頻電力信號上，困難在于電線是為分發(fā)電源信號又不是發(fā)送數(shù)據(jù)信號發(fā)明的，家庭布線很可怕怕，電信號是低頻率，而高速率數(shù)據(jù)通信會發(fā)生嚴重衰減，而且戶戶不相同的電氣特性，隨著各家設(shè)備使用時電源的開關(guān)不同而變化，瞬態(tài)電流會在很寬的頻率范圍內(nèi)造成電噪聲，如果雙絞線沒有扭好，電力線就成為天線，吸收外部信號并且輻射到自身的信號，這種行為意味著為了滿足監(jiān)管要求，數(shù)據(jù)信號必須把許可頻率排除在外

光纖

無法將電氣和光學(xué)信號進行更快的轉(zhuǎn)換，可以在單挑光纖上并發(fā)使用多條信道來傳送信號
光纖幫助通信，而計算機終將無法勝任計算，所以為了避免計算浪費帶寬是無所謂的

成本巨大
媽的
在net邊緣，存儲問題集中在內(nèi)容的壓縮和緩存，為了更好使用ine接入鏈路，在內(nèi)部，比如谷歌將大量數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)移動到儲存和計算更便宜的地方

光纖用于網(wǎng)絡(luò)骨干的長途傳輸、高速局域網(wǎng)和高速net接入，有光源、傳輸介質(zhì)、探測器，一個光脈沖就是1，沒有為0，介質(zhì)是傳播玻璃纖維，很透明，光探測器檢測到光就產(chǎn)生一個電脈沖，兩端是光源和探測器，有了單向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，接收電子信號，轉(zhuǎn)化成光信號傳輸出去，在另一端轉(zhuǎn)化回來
可以傳播幾千米沒有損失，許多不同的光束以不同角度來回反射著向前傳播，都有不同模式，稱謂多模光纖
但是直徑減小的時候就只能直線傳播不反射，就是單模光纖（長距離傳輸），數(shù)據(jù)傳輸率高

光纜

沒有密織網(wǎng)，玻璃頭發(fā)
外面是玻璃覆蓋層，折射率低，保證不漏，外面塑料，保護，成束，保護套
埋在地下
三種方式連接
連接器終止，插在光纖插座中，損失一兩成，但是使得系統(tǒng)的重新配置容易
機械手段拼接，將切割好的頭放在套管中，適當(dāng)夾緊，損失一成
融合，少量衰減
結(jié)合點可能反射，干擾
兩種光源，發(fā)光二極管，半導(dǎo)體激光
中間的干涉儀可以調(diào)整波長
接收端是光電二極管，遇到光照發(fā)出電脈沖，響應(yīng)時間（之前提到）限制了數(shù)據(jù)傳輸率，光脈沖必須保證最低的能量才能被檢測，足夠強就可以降低錯誤率。

與銅線比較

帶寬高，適用高端網(wǎng)絡(luò)，衰減小，中繼器少，不受多種干擾，細小，輕質(zhì)，不會漏光，安全

操作技能高，光傳輸本質(zhì)上是單向的，雙向通信用兩根，或劃分兩個頻段，容易折斷，接口成本高，小范圍內(nèi)的固定數(shù)據(jù)的通信用光纖