物理层考虑如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是特定的传输媒体。 ==作用：==尽量屏蔽不同传输媒体和通信手段的差异。 数据通信系统可分为三部分：源系统、传输系统、目的系统

模拟信号 (analogous signal)：代表新闻参数的值是连续的。 抗干扰能力弱 数字信号 (digital signal)：代表新闻参数的值是离散的。不是1就是0，抗干扰能力强

用时域(以下简称时域)的波形表示数字信号时，代表不同离散值的基本波形。 使用二进制编码时，只有两种不同的码元：0 状态，1 状态。

一般用来表示向某个方向传递信息的媒体。

只有一个通信方向，没有相反的交互方向。

双方都可以发送信息，但双方不能同时发送(当然也不能同时接收)。

双方可以同时发送和接收信息。

来自信源的信号。 它含有更多的低频成分，甚至直流成分。

数字信号转换 步骤：采样 量化 编码 只改变基带信号的波形，将数字信号转换为另一种形式的数字信号。这个过程被称为编码 (coding)。

不归零制：正电平代表 1.负电平代表 0。 归零制：正脉冲代表 一、负脉冲代表 0。 曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳转代表 位周期中心的向下跳转代表 1.但也可以反过来定义。 曼彻斯特编码差异：每个人的中心总是有跳变。位开始边界有跳变代表 0，位开始边界没有跳转 1。 信号频率： 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码产生的信号频率高于零制。 自同步能力： 不归零制不能从信号波形本身中提取信号时钟频率(称为无自同步能力)。 曼彻斯特编码和差异曼彻斯特编码具有自同步能力。

转换模拟信号 使用载波 (carrier)调制，将基带信号的频率范围转移到更高的频段，并将其转换为模拟信号。载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内通过通道）。 基带信号通常含有更多的低频成分，甚至直流成分许多信道不能传输这种低频或直流分量，必须调制基带信号 (modulation)。

调幅(AM)：载波振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

1.任何实际信道都不理想，不可能以任何高速传输。 2.码元传输速率越高，信号传输距离越远，噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，接收端波形失真越严重。 3.限制码元在信道上传输速率的两个因素：信道可以通过的频率范围和信噪比。 4.特定信道可以通过的频率范围总是有限的。信号中的许多高频分量通常不能通过信道。

码元传输的最高速率 = 2W (码元/秒) 在带宽为 W (Hz) 在低通道中，如果不考虑噪声的影响，码元传输的最高速率是 2W (码元/秒)。如果传输速率超过这个上限，就会出现严重的码间串扰问题，使得接收端不可能判断码元(即识别)。

信噪比是信号和噪声的平均功率之比。常记为 S/N，并用分贝 (dB) 作为测量单位。 例如：当 S/N =10 信噪比为10dB，而当 S/N =1000 时，噪比为30dB。

信道的极限信息传输速率 C 可表达为： 其中： W 信道的带宽 (Hz)； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。

信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。

传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。 导引型传输媒体：电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。 非导引型传输媒体：指自由空间。非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。

最古老但又最常用的传输媒体。 把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合 (twist) 起来就构成了双绞线。 绞合度越高，可用的数据传输率越高。

无屏蔽层。 价格较便宜。

带屏蔽层。 都必须有接地线。

由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。

具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。

光纤是光纤通信的传输媒体。通过传递光脉冲来进行通信。其传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。 光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，只适合于近距离传输。

直径减小到只有一个光的波长(几个微米)，可使光线一直向前传播，不会产生多次反射。 制造成本较高，但衰耗较小。 光源要使用昂贵的半导体激光器，不能使用较便宜的发光二极管。 光纤优点

(1) 通信容量非常大 (2) 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。 (3) 抗雷电和电磁干扰性能好。 (4)无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。 (5) 体积小，重量轻。 现在已经非常广泛地应用在计算机网络、电信网络和有线电视网络的主干网络中。

利用无线电波在自由空间的传播可较快地实现多种通信，因此将自由空间称为“非导引型传输媒体”。 无线传输所使用的频段很广： LF ~ THF （30 kHz ~ 3000 GHz） 常见的有无线，红外或大气激光 多径效应：基站发出的信号可以经过多个障碍物的数次反射，从多条路径、按不同时间等到达接收方。多条路径的信号叠加后一般都会产生很大的失真。

复用 (multiplexing) ：允许用户使用一个共享信道进行通信。

最基本的复用方式，将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。所有用户在同样的时间占用不同的带宽（即频带）资源。 频分多址：让 N 个用户各使用一个频带，或让更多的用户轮流使用这 N 个频带。这种方式称为频分多址接入 FDMA (Frequency Division Multiple Access)。

将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。 每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）的。 TDM 信号也称为等时 (isochronous) 信号。 所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。 时分多址：让 N 个用户各使用一个时隙，或让更多的用户轮流使用这 N 个时隙。这种方式称为时分多址接入 TDMA (Time Division Multiple Access)。 当用户暂时无数据发送时，分配给该用户的时隙只能处于空闲状态。 时分复用会导致信道复用率不高

光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。

每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰。 当码分复用 CDM 信道为多个不同地址的用户所共享时，就称为码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。 CDMA： 将每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片 (chip)。 为每个站指派一个唯一的 m bit 码片序列。 发送比特 1：发送自己的 m bit 码片序列。 发送比特 0：发送该码片序列的二进制反码。

例如：S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。 1 -> 00011011 0 -> 11100100 码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

要发送信息的数据率 = b bit/s，实际发送的数据率 = mb bit/s，同时，所占用频带宽度也提高到原来的 m 倍。 扩频通常有 2 大类： ==直接序列扩频 DSSS ==(Direct Sequence Spread Spectrum) 。 跳频扩频 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)。

CDMA重要特点：

美国联邦通信委员会 FCC 定义：宽带下行速率达 25 Mbit/s，宽带上行速率达 3 Mbit/s。 从宽带接入的媒体来看，划分为 2 大类： 有线宽带接入。 无线宽带接入。

用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。

HFC (Hybrid Fiber Coax) 网基于有线电视网 CATV 网。 改造：把原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤

代表多种宽带光纤接入方式。 FTTx 表示 Fiber To The…（光纤到…），例如：

光纤到户 FTTH (Fiber To The Home)：在光纤进入用户的家门后，才把光信号转换为电信号。 光纤到大楼 FTTB(Fiber To The Building) 光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb) 光纤到小区 FTTZ(Fiber To The Zone) 光纤到办公室 FTTO (Fiber To The Office) 光纤到桌面 FTTD(Fiber To The Desk) 等。