物理层
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第一层:物理层这一层负责在计算机之间传递数据位,它为在物理媒体上传输的位流建立规则,这一层定义电缆如何连接到网卡上,以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据;同时还定义了位同步及检查。
这一层表示了用户的软件与硬件之间的实际连接。
它实际上与任何协议都不相干,但它定义了数据链路层所使用的访问方法。
物理层是OSI参考模型的最低层,向下直接与物理传输介质相连接。
物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。
设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的透明传输,对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性,以便对高层协议有最大的透明性。
ISO对OSI参考模型中的物理层做了如下定义:物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。
物理连接可以通过中继系统,允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。
物理层的数据服务单元是比特,它可以通过同步或异步的方式进行传输。
从以上定义中可以看出,物理层主要特点是:1.物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流;2.物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。
" 第二层:数据链路层这是OSI模型中极其重要的一层,它把从物理层来的原始数据打包成帧。
一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。
数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。
数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序。
桥接器的功能在这一层。
数据链路层是OSI参考模型的第二层,它介于物理层与网络层之间。
设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。
为了实现这个目的,数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。
在OSI参考模型中,数据链路层向网络层提供以下基本的服务:1.数据链路建立、维护与释放的链路管理工作;2.数据链路层服务数据单元帧的传输;3.差错检测与控制;4.数据流量控制;5.在多点连接或多条数据链路连接的情况下,提供数据链路端口标识的识别,支持网络层实体建立网络连接;6.帧接收顺序控制" 第三层:网络层这一层定义网络操作系统通信用的协议,为信息确定地址,把逻辑地址和名字翻译成物理的地址。
OSI 的七层体系结构:应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层物理层物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。
物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。
∙媒体和互连设备物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。
通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。
DTE既数据终端设备,又称物理设备,如计算机、终端等都包括在内。
而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。
数据传输通常是经过DTE──DCE,再经过DCE──DTE的路径。
互连设备指将DTE、DCE 连接起来的装置,如各种插头、插座。
LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
∙物理层的主要功能1.为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.2.传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要.3.完成物理层的一些管理工作.∙物理层的一些重要标准物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。
osi模型物理层功能OSI模型是一个具有七层的网络体系结构模型,每一层都有相应的功能和任务。
物理层是OSI模型的第一层,它负责在物理介质上传输比特流。
本文将详细介绍OSI模型物理层的功能。
一、物理层的概述物理层是OSI模型的基础,它直接与通信设备的物理层面进行交互。
物理层的主要任务是将比特流转化为电信号或光信号,并在网络中传输这些信号。
物理层通过传输媒介来实现信息的传输,如双绞线、同轴电缆、光纤等。
二、物理层的功能1. 数据编码与解码:物理层将传输的数据进行编码,将比特流转化为电信号或光信号,以便在传输媒介上进行传输。
同时,在接收端,物理层也负责对收到的信号进行解码,将其转化为比特流。
2. 传输介质的选择与接口规范:物理层选择合适的传输介质,并规定相关的接口标准。
这些接口标准确保不同设备间的互操作性,使得不同厂商的设备可以在同一网络中进行通信。
3. 数据传输的时序控制:物理层负责控制数据传输过程中的时序,以确保信号的正确接收。
它控制数据的发送速率,保证发送端和接收端的速率匹配,并调整传输速率以适应传输媒介的特性。
4. 基本的传输错误检测与纠正:物理层需要进行基本的错误检测与纠正,以确保数据的可靠传输。
它通过检测比特流中的错误,并进行必要的纠正,防止传输中出现丢失、替换或损坏的数据。
5. 物理拓扑的定义:物理层定义网络的物理拓扑结构,包括网络中节点的连接方式和布局形式。
不同的物理拓扑结构对数据传输的性能、可靠性和扩展性都有不同的影响。
6. 传输媒介的管理:物理层负责管理传输媒介的分配和使用。
它需要设置传输媒介的参数,如带宽、速率和距离等,以确保数据的传输和接收正常进行。
7. 链路建立与拆除:物理层负责建立和拆除通信链路,即在发送和接收端之间建立起可靠的连接。
链路的建立和拆除需要一系列的握手和协商过程,以确保通信的可靠性和正确性。
三、物理层的重要性物理层是整个网络体系结构中最底层的一层,它直接面对网络中的物理设备和传输媒介。
物理层详解物理层是计算机网络领域中的一个重要概念,它是网络协议中的第一层,主要功能是将数据转换成物理信号进行传输。
本文将详细介绍物理层的定义、功能和组成部分。
一、物理层的定义:物理层是网络协议的第一层,主要负责透明地传输原始数据。
在物理层中,数据被转换成特定的电信号,在网络媒介上传输。
它定义了数据传输的物理规范,包括传输介质、数据编码、数据传输速率等。
二、物理层的功能:1.数据的编码和解码:物理层负责将数字数据转换为模拟信号进行传输,并将接收到的模拟信号转换为数字数据进行解码。
为此,物理层需要定义数据的编码方式,例如常见的8B/10B编码、曼彻斯特编码等。
2.数据的传输:物理层负责将编码过的数据按照预定的方式传输。
它需要定义传输介质的类型和特性,例如有线传输、无线传输和光纤传输等。
传输速率是物理层的另一个重要特性,它决定了数据传输的速度。
3.传输媒介的管理:物理层需要定义传输媒介的类型、长度、宽度等,以便正确地传输数据。
它还负责检测传输媒介上的错误和干扰,并进行纠正或重传。
三、物理层的组成部分:物理层包括以下组成部分:1.传输介质:物理层使用不同类型的传输介质,例如双绞线、同轴电缆、光纤等。
每种介质都有其特定的传输特性和使用限制。
2.传输速率:物理层定义了数据传输的速率,通常以bps(比特每秒)为单位,例如10M bps、100M bps和1G bps等。
3.信号编码:物理层使用不同类型的编码方式将数字数据转换为模拟信号进行传输。
编码方式取决于传输介质的特性和信号需求。
4.传输媒介的处理:物理层需要对传输介质进行预处理,例如放大、整形、调整等,以保证数据在传输过程中的稳定性和正确性。
综上所述,物理层是网络协议中最基本的层次之一。
它负责将原始数据转换为物理信号进行传输,为更高层次的网络协议提供底层的传输支持。
一个高效、可靠的物理层是实现网络快速、稳定传输的关键。
OSI七层模型的定义和各层功能随着网络技术的不断发展,我们的生活已经离不开网络了。
而OSI七层模型是计算机网络体系结构的实质标准,它将计算机网络协议的通信功能分为七层,每一层都有着独特的功能和作用。
下面,我将以此为主题,深入探讨OSI七层模型的定义和各层功能。
1. 第一层:物理层在OSI七层模型中,物理层是最底层的一层,它主要负责传输比特流(Bit Flow)。
物理层的功能包括数据传输方式、电压标准、传输介质等。
如果物理层存在问题,整个网络都无法正常工作。
2. 第二层:数据链路层数据链路层负责对物理层传输的数据进行拆分,然后以帧的形式传输。
它的功能包括数据帧的封装、透明传输、差错检测和纠正等。
数据链路层是网络通信的基础,能够确保数据的可靠传输。
3. 第三层:网络层网络层的主要功能是为数据包选择合适的路由和进行转发。
它负责处理数据包的分组、寻址、路由选择和逻辑传输等。
网络层的存在让不同的网络之间能够互联互通,实现数据的全球传输。
4. 第四层:传输层传输层的功能是在网络中为两个端系统之间的数据传输提供可靠的连接。
它通过TCP、UDP等协议实现数据的可靠传输、分节与重组、流量控制、差错检测和纠正等。
5. 第五层:会话层会话层负责建立、管理和结束会话。
它的功能包括让在网络中的不同应用之间建立会话、同步数据传输和管理数据交换等。
6. 第六层:表示层表示层的作用是把数据转换成能被接收方识别的格式,然后进行数据的加密、压缩和解压缩等。
7. 第七层:应用层应用层是OSI模型中的最顶层,它为用户提供网络服务,包括文件传输、电流信箱、文件共享等。
应用层是用户与网络的接口,用户的各种应用软件通过应用层与网络进行通信。
OSI七层模型是计算机网络体系结构的基本标准,它将通信协议的功能划分为七层以便管理和开发。
每一层都有独特的功能和作用,共同构成了完整的网络通信体系。
只有了解并理解这些层次的功能,我们才能更好地利用网络资源,提高网络效率。
五层原理体系结构第一层:物理层(Physical Layer)物理层是网络的最底层,它主要负责数据的传输和接收。
在物理层中,传输的数据是以比特(bit)为单位传输的,比特是最小的数字量,它代表了0或1两种状态。
物理层的主要任务是将比特转化为数据信号,并通过物理媒介传到下一层,例如使用光纤、铜缆等。
物理层的标准化使不同厂商的网络设备可以相互通信。
第二层:数据链路层(Data Link Layer)数据链路层是负责将已经传输的物理层数据,转化成适合传输的数据帧,并将其传输到下一层。
该层还能够纠错,保证数据的完整性和可靠性。
数据链路层还规定了一个严格的协议,以控制网络访问、数据包的发送顺序和错误纠正。
第三层:网络层(Network Layer)网络层是实现目标地址到源地址的路由、选路等功能的层次。
该层利用路由协议学习路由表信息,传输控制数据包的流向,同时进行差错控制和流量控制。
路由器就是运行在网络层的设备,它可以通过将数据包从一条链路传递到另一条链路,实现站点之间的连通。
传输层主要负责数据的传输控制,包括数据的分段、发包、重传等。
当数据在传输过程中出现错误,传输层会进行差错控制和恢复,保证数据完整性和可靠性。
传输层协议常见的有TCP、UDP等。
应用层是最高层,也是最接近用户的层次。
该层负责网络应用程序的编程接口,例如Web浏览器、电子邮件客户端等。
应用层通过应用程序协议,与另一台计算机上运行的应用程序进行通信。
常见的应用层协议有HTTP、SMTP、FTP等,它们规定了如何处理和传输数据。
总结五层原理体系结构是将计算机网络分成五个互相衔接的层次结构,每个层次完成特定的功能,实现了设备和网络之间的互操作性、互联性和可扩展性。
每一层都有对应的协议来进行规范化,因此任何厂商的设备都可以遵循同样的标准进行通信。
该体系结构是目前计算机网络中最常用的标准架构,有助于不同厂商之间的互操作性和兼容性。
除了上述五层原理体系结构之外,还存在其他体系结构,比如七层体系结构。
物理层的基本概念
物理层是计算机网络体系结构中的第一层,也是网络通信的最底层。
它负责通过物理媒介传输比特流,将数据从发送方传输到接收方。
以下是物理层的几个基本概念:
1. 媒体传输:物理层负责选择合适的物理媒介,如铜线、光纤或无线电波,来传输数据。
不同的物理媒介具有不同的传输速率和传输距离限制。
2. 数据编码:在物理层中,数据需要经过适当的编码方式转换为比特流。
常见的编码方式包括不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
3. 时钟同步:为了确保数据的正确传输,发送方和接收方的时钟需要保持同步。
物理层负责确保数据以正确的速率和时序传输。
4. 数据传输模式:物理层定义了数据的传输模式,可以是单工模式、半双工模式或全双工模式。
单工模式只允许数据在一个方向上传输,半双工模式允许数据在两个方向上交替传输,全双工模式允许数据在两个方向上同时传输。
5. 物理地址:物理层使用物理地址来唯一标识网络中的设备。
这些地址通常由网络适配器(网卡)提供,如MAC地址。
6. 基带与宽带传输:基带传输指的是将原始比特流直接传输到物理媒介上,适用于短距离数字通信。
宽带传输则指的是将数
据进行调制,转换为模拟信号再进行传输,适用于长距离传输和高速信号传输。
物理层的主要任务是确保数据在发送方和接收方之间可靠、高效地传输。
它提供了一些基本的传输机制和规范,为更高层的网络协议提供可靠的通信基础。
物理层的标准一、物理层的基本概念物理层是通信网络体系结构中的最底层,负责传输原始比特流,是实现通信的物理介质和硬件设备,包括网络线缆、收发器、光模块、无线设备等。
物理层的主要任务是建立、维护和释放物理连接,确保原始数据的传输。
二、物理层标准化的重要性物理层标准化对于通信网络的互操作性和互通性至关重要。
通过标准化,不同厂商的设备可以实现统一的物理层接口和传输规范,确保设备之间的兼容性和互操作性。
这有助于降低设备采购成本、简化网络管理和维护,提高网络的可靠性和性能。
此外,物理层标准化还能促进技术创新和市场发展,推动通信行业的进步。
三、常见的物理层标准1.Ethernet标准:以太网是目前应用最广泛的局域网技术,其物理层标准包括10BASE-T(使用双绞线)、100BASE-TX(使用双绞线)、1000BASE-T (使用双绞线)、10GBASE-T(使用光纤)等。
这些标准规定了不同传输速率和距离的要求。
2.光纤技术标准:光纤技术广泛应用于长途通信和高速数据传输。
常见的光纤技术标准包括单模光纤和多模光纤,以及不同波长和传输速率的光纤技术规范。
3.无线通信标准:无线通信技术中,常见的物理层标准包括WiFi (802.11系列)、WiMAX(802.16系列)、ZigBee(802.15.4)、蓝牙(802.15.1)等。
这些标准规定了无线信号的频段、调制方式、传输速率等参数。
4.其他物理层标准:除了上述标准外,还有许多针对特定应用领域的物理层标准,如工业自动化领域的现场总线标准、智能交通系统中的通信协议等。
四、物理层标准的制定过程物理层标准的制定通常由国际标准化组织(ISO)、电气和电子工程师协会(IEEE)、国际电信联盟(ITU)等机构完成。
这些组织通过收集业界需求、组织专家讨论、开展实验验证等方式,制定出统一的物理层标准。
标准的制定过程中还需考虑各种因素,如传输介质、信号处理技术、传输距离和传输速率等,以确定最佳的技术参数。
物理层、以太层、星光层和因果层,这四个层次是在某些哲学、宗教和神秘主义思想中常被提及的概念。
它们代表了对世界的不同理解和解释,涉及到不同层次和维度的存在。
下面我们将对这四个层次进行深入探讨,探寻其内涵和意义。
1. 物理层物理层是对世界的最基本、最底层的描述与理解。
它涉及到对物质、能量、时间和空间的探索与认识。
在物理层,人们通过科学的方法和实验来揭示宇宙的奥秘,探究物质的结构、运动和相互关系。
这是一个客观的领域,需要严谨的逻辑和严密的实证验证。
2. 以太层以太层是一种超越物质世界的存在形式。
它在许多宗教和哲学体系中被视为灵性的维度、灵魂的栖息地。
以太层超越了物理层的认识范畴,涉及到心灵、意识、情感和信仰等非物质的实体。
在以太层,人们探讨生命的意义、存在的价值和内心的追求,追寻超越物质世界的精神享受和灵魂的升华。
3. 星光层星光层是对宇宙深邃和神秘的一种想象和表达。
它代表了对宇宙的浪漫主义和美学的追求,涉及到美的享受、艺术的创造和人文精神的升华。
在星光层,人们通过诗歌、音乐、绘画等艺术形式来感受宇宙的壮丽和美丽,沉浸在宇宙的奇妙与神秘之中。
4. 因果层因果层是对事物关联和发展的一种理解和解释。
它涉及到因果链条、命运轨迹和个体选择的意义。
在因果层,人们探讨生命的因果通联、个体的选择权和命运的安排,追问人生的意义和价值所在。
物理层、以太层、星光层和因果层代表了对世界不同层次的认识和追求。
它们反映了人类对宇宙的多元理解和审美意识。
在现实生活中,我们可以通过对这四个层次的思考和探讨,拓宽自己的视野,丰富自己的思想,激发内心的创造力和激情。
希望每个人都能够在这些层次中找到属于自己的信仰和价值,追求内心的真善美和超越。
很多哲学家和思想家认为,物理层、以太层、星光层和因果层并不是相互独立的存在,而是相互交织、相互贯通的。
在人类的探索和实践中,这四个层次往往是相互交织、相互依存的。
从物理层的角度来看,我们可以认识到一些现象和规律,但是在整个宇宙的层面上却可能表现为以太层的影响;星光层的美学追求和因果层的命运关联也会深刻地影响着我们对物理现象的认知和表达。
物理层传输介质物理层是计算机网络中的第一层,负责实现数据在传输介质中的传输。
传输介质是物理层的核心组成部分,它决定了数据传输的速度、距离和可靠性。
传输介质可以分为有线传输介质和无线传输介质两种类型。
有线传输介质是通过电缆或光缆等物理媒介传输数据的方式。
在有线传输介质中,最常见的是双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线是一种使用两根绝缘导线对传输信号进行编织的电缆,具有抗干扰能力强、传输距离远等特点,常用于局域网中。
同轴电缆是在中心导线周围加一层金属屏蔽层和一层绝缘层的电缆,用于传输高频信号和视频信号。
光纤则是利用光的传输进行数据传输的一种介质,具有传输速度快、大容量等优点,常用于长距离传输和高速网络中。
无线传输介质则是通过电磁波进行数据传输的一种介质。
其中,无线电波是最常见的无线传输介质,包括了广播、Wi-Fi、蓝牙等技术。
无线电波的传输距离和传输速率取决于频率的高低,低频无线电波传输距离较远但速率较慢,高频无线电波传输速率快但传输距离较短。
另外,红外线和激光也是无线传输介质中的一种,常用于近距离传输,如红外线遥控器和光纤通信。
在选择传输介质时,需要根据实际需求综合考虑多方面因素。
首先是传输速度,如果需要高速传输大量数据,则可以选择光纤等高速传输介质。
其次是传输距离,如果需要远距离传输数据,则应选择传输距离远的介质,如光纤。
再次是成本和可靠性,有线传输介质相对来说成本较低且较为稳定,无线传输介质则更加灵活但受到干扰等因素影响较大。
总结来说,物理层传输介质是计算机网络中的基础,决定了数据传输的速度和可靠性。
在选择传输介质时,需要根据实际需求综合考虑速度、距离、成本和可靠性等因素,以满足网络传输的要求。
无论是有线传输介质还是无线传输介质,都有各自的优缺点,需要根据实际情况选择合适的介质来进行数据传输。
定义层数和物理层数
层数是指建筑物或结构物内部的楼层数量,通常用来描述建筑物的高度或规模。
物理层数则是指建筑物或结构物内部的实际楼层,包括地下室、地面层、楼层等具体划分。
在建筑设计和规划中,层数和物理层数是非常重要的概念,影响着建筑物的使用功能、结构安全等方面。
在现代建筑设计中,建筑物的层数通常是根据使用需求、土地条件、市场需求等因素来确定的。
一般来说,建筑物的层数越多,就意味着建筑物的高度和容积越大,可以容纳更多的功能空间和人员。
但是,层数过多也会增加建筑物的结构复杂性和建造成本,同时也会影响建筑物的使用效率和舒适性。
物理层数则是指建筑物内部实际存在的楼层,包括地下室、地面层、楼层等具体划分。
在建筑设计和规划中,物理层数的划分通常是根据建筑物的功能需求、结构安全等因素来确定的。
地下室通常用作停车场、储藏室等功能,地面层通常用作商铺、餐厅等功能,而楼层则用作办公室、住宅等功能。
在建筑物的设计中,层数和物理层数的合理划分是非常重要的。
设计师需要根据建筑物的使用需求和结构安全要求来确定层数和物理层数的数量和布局。
同时,设计师还需要考虑建筑物的外观美观、空间利用效率、通风采光等因素,以确保建筑物既具有功能性,又
具有美观性和舒适性。
总的来说,层数和物理层数是建筑设计中非常重要的概念,影响着建筑物的高度、容积、结构安全等方面。
设计师在设计建筑物时,需要综合考虑各种因素,合理划分层数和物理层数,以确保建筑物既满足使用需求,又具有良好的结构安全和舒适性。
物理层教案-范文模板及概述示例1:标题:构建物理层基础:探究与设计高效物理层教案一、引言在现代通信技术的教学体系中,物理层作为通信系统架构的基石,其重要性不言而喻。
物理层教案的设计,旨在引导学生深入理解并掌握信号传输的基本原理、信道模型、调制解调技术、编码解码理论以及噪声对通信系统的影响等内容,从而培养他们在实际工程应用中的问题解决能力。
二、物理层教学内容概述1. 信号与系统基础:介绍模拟和数字信号的基本特性,探讨信号在时间和频域的表示方法,包括傅里叶变换、拉普拉斯变换等基础知识。
2. 信道模型分析:解析各类有线和无线信道的特点,讨论信道容量、衰减、干扰等因素对信号传输质量的影响,并引入信道编码的概念。
3. 调制解调技术:详细阐述幅度、频率、相位调制及其对应的解调方法,对比不同调制方式的优缺点及适用场景。
4. 噪声与信道编码:深入讲解加性高斯白噪声、窄带噪声等基本噪声类型,以及如何通过差错控制编码(如CRC、卷积编码、Turbo编码、LDPC 编码等)提高通信系统的抗噪性能。
5. 实验与实践环节:设计物理层相关的实验项目,让学生亲手操作,以直观感受物理层各项理论知识在实际通信过程中的具体应用。
三、教案设计原则与方法1. 理论与实践相结合:在讲解物理层基本概念的同时,结合实验和案例分析,增强学生的动手能力和实践经验。
2. 分层递进式教学:按照知识点的内在逻辑关系,由浅入深地组织教学内容,确保学生逐步建立完整、扎实的物理层知识框架。
3. 创新驱动学习:鼓励学生关注物理层领域的最新研究成果和技术动态,培养他们的创新意识和科研能力。
四、结语设计高效的物理层教案,不仅有助于提升教学质量,更能激发学生对通信技术领域的浓厚兴趣,为他们未来在该领域的发展打下坚实的基础。
同时,教师也应持续跟进学科前沿,不断更新和完善教案内容,以适应快速发展的通信技术环境。
示例2:标题:物理层教案设计与实施:构建通信技术基石一、引言在计算机网络与通信工程领域,物理层作为七层OSI模型的底层,是实现数据传输的基础。
物理层名词解释
物理层是计算机网络体系结构中的一层,负责传输数据的物理介质,即通过传输介质(如电缆、光纤)将比特流从发送方传输到接收方。
它定义了电气特性、物理连接和物理传输方式,确保比特流以可靠的方式在网络中传输。
在物理层中,主要包括以下几个重要的概念:
1. 比特(Bit):是计算机中最小的数据单位,表示二进制的0或1。
2. 信道(Channel):传输数据的通道,可以是有线的(如网线)或无线的(如无线电波)。
3. 编码(Encoding):将比特流转换为电信号的过程,常用的编码方法有非归零编码(NRZ)、曼彻斯特编码等。
4. 数据传输速率(Data Rate):数据在信道中传输的速率,通常以比特每秒(bps)为单位。
5. 带宽(Bandwidth):信道的传输能力,表示单位时间内能传输的最高频率信号的大小。
6. 信噪比(Signal-to-Noise Ratio):信号与噪声的比值,用于衡量信号的质
量。
信号强,噪声弱,信噪比高,传输质量好。
7. 调制(Modulation):将数字信号转换为模拟信号的过程,常用的调制方式有幅度调制(AM)、频率调制(FM)等。
物理层的主要目标是实现可靠的比特传输,尽可能提高传输速率和带宽利用率,同时降低误码率和延迟。
它为更高层的协议提供了可靠的通信基础。
OSI物理层制作人:邓荣嘉目录物理层 (1)主要功能 (2)物理层要解决的主要问题: (2)组成部分 (2)重要内容 (3)重要标准 (4)通信硬件 (5)编程方法 (6)常见的物理层设备 (6)物理层在无线传感器中的应用 (6)物理层物理层(或称物理层,Physical Layer)是计算机网络OSI模型中最低的一层。
物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除,而提供具有机械的,电子的,功能的和规范的特性。
简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
局域网与广域网皆属第1、2层。
物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。
物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。
如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层,那就是“信号和介质”。
OSI采纳了各种现成的协议,其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议。
物理层关注在一条通道上传输原始比特。
设计问题必须确保当一方发送了比特1时,另一方收到的也是比特1,而不是比特0。
这里的典型问题包括用什么电子信号来表示1和0、一个比特持续多少秒、传输是否可以在两个方向上同时进行、初始连接如何建立、当双方结束后如何撤销连接、网络连接器有多少针对以及每一针的用途是什么等。
这些设计问题主要涉及机械、电子和时序接口,以及物理层之下的物理传输介质等。
该层定义了了比特作为信号在通道上发送时相关的电气、时序和其他接口。
物理层是构建网路的基础。
物理信道的不同特征决定了其传输性能的不同(比如,吞吐量、延迟和误码率),所以物理层是我们展开网络旅行的始发地。
物理层一般有三种传输介质:有线(铜线和光纤)、无线(陆地无线电)和卫星。
这里要说的是信号在物理层存在的两种方式,数字信号(电脑可以识别的0和1即比特),模拟信号是铜线和光纤等可以传输的电信号或者无线信号,在悠闲中模拟信号的存在方式诸如连续变化的电压,而在无线传输中类似光照强度或者声音强度。
主要功能物理层主要功能:为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。
1.为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成。
一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接。
所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路。
2.传输数据,物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务。
一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞。
传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要。
3. 完成物理层的一些管理工作。
物理层要解决的主要问题:(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
(3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
组成部分物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。
通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。
DTE即数据终端设备,又称物理设备,如计算机、终端等都包括在内。
而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。
数据传输通常是经过DTE──DCE,再经过DCE──DTE的路径。
互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置,如各种插头、插座。
LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
重要内容物理层的接口的特性(1)机械特性指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(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。
(3)功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
(4)规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
物理层的主要特点:(1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械,电气,功能和规程特性。
(2)由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
[2]信号的传输离不开传输介质,而传输介质两端必然有接口用于发送和接收信号。
因此,既然物理层主要关心如何传输信号,物理层的主要任务就是规定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性。
1.机械特性也叫物理特性,指明通信实体间硬件连接接口的机械特点,如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
这很像平时常见的各种规格的电源插头,其尺寸都有严格的规定。
已被ISO 标准化了的DCE接口的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备,用于发送和接收数据的设备,例如用户的计算机)的连接器常用插针形式,其几何尺寸与.DCE(DataCircuit-terminating Equipment,数据电路终接设备,用来连接DTE与数据通信网络的设备,例如Modem调制解调器)连接器相配合,插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。
2.电气特性规定了在物理连接上,导线的电气连接及有关电路的特性,一般包括:接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。
3.功能特性指明物理接口各条信号线的用途(用法),包括:接口线功能的规定方法,接口信号线的功能分类--数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线4类。
4.规程特性指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序,包括事件的执行顺序和数据传输方式,即在物理连接建立、维持和交换信息时,DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。
以上4个特性实现了物理层在传输数据时,对于信号、接口和传输介质的规定。
重要标准物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果。
下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅。
ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配"。
它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。
ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。
ISO4902:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配"。
与EIARS-449兼容。
CCITT V。
24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表"。
其功能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。
通信硬件物理层常见设备有:网卡光纤、CAT-5线(RJ-45接头)、集线器有整波作用、Repeater加强信号、串口、并口等。
通信硬件包括通信适配器(也称通信接口)和调制解调器(MODEM)以及通信线路。
从原理上讲,物理层只解决DTE和DCE之间的比特流传输,尽管作为网络节点设备主要组成部分的通信控制装置,其本身内涵在物理层、数据链路层、甚至更高层,在内容上分界并不很分明,但它所包含的MODEM接口、比特的采样发送、比特的缓冲等功能是确切属于物理层范畴的。
为了实现PC机与调制解调器或其它串行设备通信,首先必须使用电子线路将PC机内的并行数据转成与这些设备相兼容的比特流。
除了比特流的传输之外,还必须解决一个字符由多少个比特组成及如何从比特流中提取字符等技术问题,这就需要使用通信适配。
通信适配器可以认为是用于完成二进制数据的串、并转换及一其它相关功能的电路。
通信适配器按通信规程来划分可分为TTY(Tele Type Writer,电传打字机)、BSC(Birary Synchronous Commuication,二进制同步通信)和HDLC(High-level Data link Control,高级数据链路控制)三种。
IBM PC 异步通信适配器:使用TTY规程的异步通信适配采用RS-232C接口标准。
这种通信适配器除可用于PC机联机通信外,还可以连接各种采用RS-232C 接口的外部设备。
例如,可连接采用RS-232C接口的鼠标器、数字化仪等输入设备;可连接采用RS-232C接口的打印机、绘图仪及CRT显示器等各种输出设备。
可见,异步通信适配器的用途是很广泛的。
异步通信规程将每个字符看成一个独立的信息,字符可顺序出现在比特流中,字符与字符间的间隔时间是任意的(即字符间采用异步定时),但字符中的各个比特用固定的时钟频率传输。
字符间的异步定时和字符中比特之间的同步定时,是异步传输规程的特征。
.异步传输规程中的每个字符均由四个部分组成:1位起始位:以逻辑“0”表示,通信中称“空号”(SPACE)。
5~8位数据位:即要传输的内容。
1位奇/偶检验位:用于检错。
1~2位停止位:以逻辑“1”表示,用以作字符间的间隔。
这种传输方式中,每个字符以起始位和停止位加以分隔,故也称“起--止”式传输。
串行口将要发送的数据中的每个并行字符,先转换成串行比特串,并在串前加上起始位,串后加上检验位和停止位,然后发送出去。
接收端通过检测起始位,检验位和停止位来保证接收字符中比特串的完整性,最后再转换成并行的字符。
串行异步通信适配器本身就象一个微型计算机,上述功能均由它透明地完成,不须用户介入。
早期的异步通信适配器被做成单独的插件板形成,可直接插在PC机的系统扩充槽内供使用,后来大多将异步通信适配器与其他适配器(如打印机、磁盘驱动器等的适配器)做在一块称作多功能板的插件板上。
也有一些高档微机,已将异步通信适配器做在系统主板上,作为微机系统的一个常规部件。
编程方法PC机的异步串行通信编程方法内容包括DOS、WINDOWS和BIOS级PC通信、基于异步通信与器的系统的PC通信以及通信编程方法。
常见的物理层设备网卡光纤CAT-5线RJ-45接头集线器有整波作用。
Repeater加强信号。
串口并口物理层在无线传感器中的应用所谓的物理层,是指光纤、电缆或者电磁波等真实存在的物理媒介。