電腦網路基礎：物理層

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　　今天來談談電腦網路五層結構下的物理層，物理層主要是將資料連結層封裝好的資訊，轉換為類比訊號，並通過介質，將其傳輸到終端，在終端的物理層在將其轉換位上層所需的數字訊號。

　　首先從類比訊號的傳輸說起，物理層訊號通過各種類比訊號傳輸著，各種不規則的曲線相互交雜在一起（從時域角度來看），對於每個電訊號都可以看作為一個正弦波形，多個波形的疊加形成了類似於方波一樣的波形，該波形通過數據機變換為數字訊號，通過傅裡葉變換解析出在頻域上不同的訊號，從而通過採樣和量化轉變為位元位，進一步形成碼元，進行傳輸。

　　所謂採樣就是對於類比訊號在時間軸上的劃分，從而形成離散的點，而在多大間隔上的劃分，才能使離散的點可以完全類比出原始訊號。這裡nyquist提出了在理想情況下的最佳的間隔t = 1/2f(max)，這種最佳間隔意味著這種程度下分割出的離散的點足以還原出原始的類比訊號，<t的分割效果與其相似。然而這種理想情況下是排除了雜訊的考慮，雜訊的疊加，會增大f(max)的值，從而減小了時間間隔，當然這樣的減小對於訊息的還原是無意義的，而對於採樣的量化來說，這種分割是資源上的浪費。

　　對於量化，就是將分割出的離散的點劃分不同的等級，意味著要用多少位的值來表示出不同的點，所以說量化的工作就是將類比訊號數字化，從而變成了我們在電腦中用到的位。

　　對於結論資料轉送速率越高，訊號品質越差人盡皆知，但其中的道理是與頻率以及不同速率下所能包含的諧波數有關的，部分資料的分析可以顯示出，他們的變化特點，基本上就是速率與1/品質成正比。並且當速率達到一定數目其所能包含的諧波數位0，即不包含任何資料。

　　對於資料轉送速率的計算考慮了理想和現實兩種情況，在理想的情況下，同時也是niquest提出的計算公式v= 2Hlog2V，這裡的H表示的就是訊號通過低通濾波器頻寬，當然部分由傳輸介質決定，而V表示的是得到資料經過量化後所分成的離散等級數，所以log2V算出的就是要用多少位來表示這個訊號；對於現實情況，要考慮到雜訊的影響，所以引進了信噪比(S/N = signal/noise)，信噪比可能很陌生，而對於分貝，相信大家一定多很熟悉，分貝是信噪比的單位：信噪比(dB) = 10lg(S/N) (dB)。基於信噪比的提出，香農提出了通道的極限資訊傳輸速率C=Hlog2(1+S/N)(bps)。

　　下個概念就是頻寬，每個網路都有自己的頻寬，頻寬越大意味著所接受到的訊號頻率就越廣。現在網路頻寬的控制源是濾波器，這是濾波器的參數，當頻寬超過設定值時，會將高出的高頻訊號丟掉，將剩餘的發送給接受方。一般，波頻率很高的為雜訊，低頻波才是真正有價值的。

 

電腦網路基礎：物理層