物理层
1.物理层的基本概念
物理层考虑如何连接各种计算机的传输媒体，而不是指具体的传输媒体。
功能：尽可能摆脱不同传输媒体和通信手段的差异。
物理协议也通常被称为物理规程 (procedure)。
物理层的主要任务
确定与传输媒体接口的一些特性。
- 机械特性：指出接口所用接线器的形状和尺寸、引线数量和排列、固定和锁定装置等。
- 电气特性：指出接口电缆各条线上的电压范围。
- 功能特性：指出某条线上电平电压的意义。
- 过程特征：指出不同功能的各种可能事件的顺序。
2.数据通信的基本知识
2.1 数据通信系统模型
三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。
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常用术语
消息(message)：如发音、文字、图像、视频等。
数据 (data)： 运送信息的实体。有意义的符号序列。
(signal)：电气或电磁性能的数据。 -模拟信号 (analogous signal)：代表新闻参数的值是连续的。 -数字信号 (digital signal)：代表新闻的参数值是离散的。
：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。
2.2 几个关于信道的基本概念
：一般用来表示向某个方向传递信息的媒体。
(单工通信):只有一个方向通信，没有反方向交互。 双向交替通信(半双工通信):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)。 双向同时通信(全双工通信):通信方可同时发送和接收信息。
(即基本频带信号) -来自信源的信号。 -它含有更多的低频成分，甚至直流成分。
-基带调制：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)。 -带通调制：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）。
- 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。但也可反过来定义。
- 曼彻斯特编码差异：每个人的中心都有跳变。位开始边界跳变代表 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。
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带通调制的基本方法
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成分。 基带信号必须调制 (modulation)。 最基本的调制方法如下： –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。
为了达到更高的信息传输速率，一种多元化的振幅相位混合调制方法。
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可供选择的相位有 12 种子，每个相位都有 1 或 2 种振幅可供选择。总共有。 16 种组合，即 16 个码元。
由于 4 bit 编码共有 16 因此，这是不同的组合 16 点中的每个点都可以对应于一个点 4 bit 编码。数据传输率可以提高 4 倍。
2.3 极限容量的信道
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任何实际信道都不理想，不可能以任何高速传输。
码元传输的，或，或，或，接收端的波形就越严重。
在信道上限制码元传输速率的两个因素： –信道能够通过的。 –。
信道可以通过的频率范围
信噪比是信号的平均功率与噪声的平均功率之比。 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 信噪比为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 信道内传输信号的平均功率；N 高斯噪声功率在信道内。
：激励工程人员不断探索更加先进的编码技术，使每一个码元携带更多比特的信息量。
：警告工程师，无论编码技术多么复杂，都不可能突破信息传输速率的绝对极限。
信道的或信道中的，则信息的。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就必须找到实现无误传输的方法。
提高信息传输速率的方法：。
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3.物理层以下的传输媒体
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。 两大类： –导向传输媒体：电磁波沿固体媒体（铜线或光纤）传输。 –非导向传输媒体：指自由空间。电磁波传输通常被称为无线传输。
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3.1 引导传输媒体
发送端：要有光源，在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。 光源：发光二极管，半导体激光器等。 接收端：要有光检测器，利用光电二极管做成，在检测到光脉冲时还原出电脉冲。
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多模光纤 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。 单模光纤 其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，而不会产生多次反射。 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。
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光纤通信中使用的光波的波段
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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。