今天在上课的时候突然想到，生活是不公平的，有的人必须每一天都付出百分百的精力和心意，即使这份努力并不会被人看到，而有的人则不断都有随便选择自己生活的权利，有做亿万富翁的底气而选择当平常人和安于做平常人（即便你是真的愿意）是不一样的，这大概是很多人所追求的所谓的财富自由的真正内涵，虽然我觉得用财富来形容这种理想就像用数学来衡量世界一样，是一种虽然很好但总有哪里在什么时候不对劲的感觉，我觉得作为人，从不应该将努力作为衡量自己good的理由，因为这样的话就会勉强，而勉强就会不舒服，而真正值得人们称道的，应该是“积极地生活”，虽然大多数时候生活的压迫并不允许我们如此选择就是了。

那么开始今天的复习

物理层

主要目的是研究发送这一实现和对应的性质

物理层定义了比特作为信号在信道上发送时相关的电气、时序和其他接口，是构建网络的基础，其不同特性将会决定了传输性能的不同（吞吐量、延迟和误码率），所以是基础
首先研究数据传输的理论分析，探讨决定信道传输的自然局限，接着给出三种传输介质（各自对网络设计和性能有不同影响）
再就是数字调制解调技术（虽然这节课并没有讲就是了），主要解决如何将模拟信号转换成数字比特以及将数字比特还原成为模拟信号，在此基础上，引入多路复用方案，探讨如何在同一个传输介质上同时进行多个会话而彼此不进行干扰
最后关注三个实例：固定电话系统、移动电话系统、有线电视系统

数据通信的理论基础

任何行为合理周期为T的函数都可以表示成正余弦和常数的组合
f是频率，a和b是n次谐波的振幅，c是常数，这种分解称为傅里叶级数，只要知道T和振幅就可以求出原函数
对一个有限时间的数据信号的处理也就是重复着一个周期的模式
乘以sin(2πkft)或者是cos（2πkft）然后从0到t求积分，就是a和b，然后直接积分就是c

说白了就是一堆公式

带宽有限的信号

数学分析和数据通信的关联在于实际信道对不同频率信号有不同的影响
所有的传输设施在传输过程中都要损失能量，如果所有的傅里叶分量都等量地衰减，那么结果就是在振幅上有所减小，但是不会变形
然而
所有设施并不是等量地衰减，那么结果信号就会变形，一般情况对于导线来说，在0到f的范围内，振幅在传输过程中不会衰减，但是以上就不行了，这段频率的宽度也就是宽度（看清楚了，基础是从开水，但是根本意义还是说的是宽度）
通常引用的是使得能量保留一半的位置

带宽是传输介质的固有物理特性，取决于介质的构成、厚度和电线或者是光纤的长度，滤波器可以用来进一步限制信号的带宽，比如802.11允许使用的带宽是20mhz，对应的无线装置就将信号带宽过滤成这个大小，在电视系统中，每个信道都占用6mhz宽度，使用过滤技术就可以使得多个信号共享一段给定范围内的频谱，从而改进系统的整体效率，但是某些信号的频率就不能从0开始，但无所谓，信息仅仅取决于对应的宽度而不是起始终止，一般将从0开始的到某个最大频率的信号称为基带信号，将被搬移并占用某个更大频率范围的称为通带信号，跟所有的无线传输都是一样的

如果贷款很低只有几个最低频率才能传输，看那些分别显示了经过高带宽信道后得到的频谱和重构函数后就能够知道，对于数字传输来说最重要的是接收到的信号具有足以重构出原始发送比特序列的精确度，也就是谐波的数量

普通电话线的截止频率大概是3000hz以上
限制了带宽也就限制了数据传输率
模拟带宽是hz，数字带宽是bps，分别是对于电气工程师和计算机学家

信道的最大数据速率

信道的传输能力是有限的，有限带宽的无噪声信道的最大数据传输率，2Blog2V
B是用k表示的带宽，V是离散等级，也即是总共的精度标识

还要考虑信噪比，信号的功率是s，噪声的功率是N，10log10s/n的意思是100的信噪比就是20分贝，

对于带宽是Bhz，噪声比是s/n的有噪声通道，其最大数据或者容量是B log2（1+s/n）

也就是实际上信道能够获得的最大的容量，不管采用多少个信号等级也不管采样频率快慢，也有上限，任何违反香农结论的都可以被归为是永动机一类，那就必须改进信噪比（在靠近用户的地方加入数字中继器），使用更大的带宽

引导性传输介质

物理层的作用是将比特从一台机器传输到另外一台机器，实际所使用的无力介质有多种选择，体现在带宽 和延迟和成本和安装和维护的不同，适用不同场合，分为有线（引导）铜线和光纤，和非引导性地面无线电卫星和激光等等

磁介质

先读写到磁介质上，物理方法传输，当然是比较慢了，适用于高带宽和单个比特传输成本关键的应用系统

双绞线

上着就不是以毫秒来计算的延迟，但是很多在线应用迫切，相互绝缘的铜线，两根平行线会构成天线，不同电线产生的干扰波会抵消，降低电线辐射，信号以两根电线的电压差承载，对外部噪声有好的免疫力，因为噪声干扰是相同的
常用于电话系统，电话通过这个链接到电话公司的端局，打电话和ADSL接入因特网都 发生在这些上，可以延伸几千米，距离远就因为衰减而需要中继器，并行经过一定距离的时候就应该捆成一束，再加保护套，电线杆上有电话线束

可以用于传输模拟和数字信号，带宽 取决于导线的厚度以及距离远近，几千米差不多mbps，足够的传输性能和低成本，4对是猫55类线
不同的局域网使用不同（全部局部）双绞线
双向同时使用是全双工，双向使用单一次一方向是半双工链路，只允许一个方向是单工链路
猫5扭得更紧，减少串扰，长距离中可以使信号质量更好，更加适用于高速计算机通信

所有的都是非屏蔽双绞线，仅由导线和绝缘层简单构成，7类之后还有外面屏蔽层，减弱外部干扰和附近线缆的串扰

同轴电缆

coax co—ax
有更好的屏蔽特性和更大的带宽，以高速率传输远距离，
50Ω用于数字传输
75用来模拟传输和有线电视传输
有线电视运营商开始在上面提供访问net的业务，75对于数据通信 更为重要
其结构和屏蔽性使得其有很高的带宽和很好的抗噪性，带宽取决于电缆的质量和长度，应用于电话系统，大部分长途干线被光纤取代，但仍然是有线电视和计算机城域网的常用传输介质

电力线

就是电线（除了电话网络和有线电视网络更为普遍）
可以用于家中局域网和室外访问int的宽带接入，最普遍的就是家庭室内使用电力线

简单，将电视机和接收器插入电源插座，就可以发送接收电影，不需要任何插头或者是无线电，数据信号叠加在低频电力信号上，困难在于电线是为分发电源信号又不是发送数据信号发明的，家庭布线很可怕怕，电信号是低频率，而高速率数据通信会发生严重衰减，而且户户不相同的电气特性，随着各家设备使用时电源的开关不同而变化，瞬态电流会在很宽的频率范围内造成电噪声，如果双绞线没有扭好，电力线就成为天线，吸收外部信号并且辐射到自身的信号，这种行为意味着为了满足监管要求，数据信号必须把许可频率排除在外

光纤

无法将电气和光学信号进行更快的转换，可以在单挑光纤上并发使用多条信道来传送信号
光纤帮助通信，而计算机终将无法胜任计算，所以为了避免计算浪费带宽是无所谓的

成本巨大
妈的
在net边缘，存储问题集中在内容的压缩和缓存，为了更好使用ine接入链路，在内部，比如谷歌将大量数据通过网络移动到储存和计算更便宜的地方

光纤用于网络骨干的长途传输、高速局域网和高速net接入，有光源、传输介质、探测器，一个光脉冲就是1，没有为0，介质是传播玻璃纤维，很透明，光探测器检测到光就产生一个电脉冲，两端是光源和探测器，有了单向数据传输系统，接收电子信号，转化成光信号传输出去，在另一端转化回来
可以传播几千米没有损失，许多不同的光束以不同角度来回反射着向前传播，都有不同模式，称谓多模光纤
但是直径减小的时候就只能直线传播不反射，就是单模光纤（长距离传输），数据传输率高

光缆

没有密织网，玻璃头发
外面是玻璃覆盖层，折射率低，保证不漏，外面塑料，保护，成束，保护套
埋在地下
三种方式连接
连接器终止，插在光纤插座中，损失一两成，但是使得系统的重新配置容易
机械手段拼接，将切割好的头放在套管中，适当夹紧，损失一成
融合，少量衰减
结合点可能反射，干扰
两种光源，发光二极管，半导体激光
中间的干涉仪可以调整波长
接收端是光电二极管，遇到光照发出电脉冲，响应时间（之前提到）限制了数据传输率，光脉冲必须保证最低的能量才能被检测，足够强就可以降低错误率。

与铜线比较

带宽高，适用高端网络，衰减小，中继器少，不受多种干扰，细小，轻质，不会漏光，安全

操作技能高，光传输本质上是单向的，双向通信用两根，或划分两个频段，容易折断，接口成本高，小范围内的固定数据的通信用光纤