2.1物理层
一.物理层概念
连接多种计算机传输媒体上传输数据的比特流
主要作用：屏蔽传输媒体和通信手段的差异，使链路层感觉不到差异
1.物理层与传输媒体的接口相关的特性
①机械特性: 标准化了，接口所用连接器的形状，尺寸，引脚数，排列，固定和锁定装置等
②电气特性: 确定了接口电缆的各条线上的电压范围
③功能特性: 确定了某条线上出现某一电平电压的意义
④过程特性: 确定了对于不同功能的各种可能事件出现的顺序
2.串行传输
基于经济考虑，数据在通信线路上的传输方式一般都是串行传输，重而要求物理层进行传输方式的转换
串行传输：逐个比特按照时间顺序传输
3.传输方式：
并行传输（计算机）--转换（物理层）--串行传输（通信线路）
二.数据通信的基础知识
一个通信系统可以划分为三大部分: 源系统（发送端），传输系统（传输网络），目的系统（接收端）
1.源系统
①源点： 该设备主要产生传输的数据（数字比特流），
②发送器： 将源点产生的数据进行编码，发送
③接收器： 接收传输系统发送的信号，将其解压为可以被目的机读取的数字比特流
④终点： 接收接收器转换好的比特流，将信号输出
2.根据代表参数的不同划分信号
①模拟信号（连续信号）: 代表信息的参数取值连续
②数字信号（离散信号）: 代表信息的参数取值离散
3.信道概念
信道：****表示向某个方向传递信息的媒体
依照信息交换方式可划分：
①单向信道(单工通信): 只能有一个方向的通信
②双向交替信号（双半工通信）: 通信双方可以发送信息，不能同时发送/接收信息
③双向同时信号（全半工通信）: 通信双方可以同时发送/接收信息
4.调制
由于基带信号包含较多的低频成分，甚至有直流成分，不能在大多数信道中传播。为了让信号传播，就对基带信号进行了调制
调制分为两大类：
①基带调制（编码）： 对基带信号的波形进行变换，就是将数字信号转换为另一种数字信号
②带通调制： 把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号
常用编码（基带调制）的方式
①不归零制： 正电平代表1，负电平代表0
②归零制： 正脉冲代表1，负脉冲代表0
③曼彻斯特编码： 位于周期中心的向上跳为0，向下跳为1
④差分曼彻斯特编码： 位于开始边界没有跳动为1，挑动为0
基本的带通调制方式
①调幅: 0无载波输出，1有载波输出
②调频: 0为低频，1为高频
③调相: 1的始端，终端改变180°,0不变动
5.限制信道传播的因素
数字信号在传播时会被衰减，但只要波形可识别便可用，但是在过长距离的传播后信号失真严重，会无法识别 例如下图：
①信道上限（奈式准则）： 在信道传输中，码元的传输速率有上限，若超过便会造成码间串扰问题，每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元
②信噪比： 噪音会相对干扰接收端的判断，信号平均功率高于噪音则噪音影响小，反之大
③香农公式： 该公式指出，信道传输速率低于信道极限传输速率就有办法达到无差错传输
④针对香农公式中，C无法改变的情况：让一码元含有多个信息（码元加密与解码）
举例：=
若一码元只能传输1bit信息
在加密后呈：
一码元可以传输4bit信号
三.物理层的传输媒体
1.导引型传输媒体
①双绞线： 将两个互相绝缘的铜线，以一定规则绞合。抗电磁干扰；模拟传输和数字传输都可用。
②同轴电缆： 由内导体（铜质芯丝），绝缘层，网状编织的外导体屏蔽层，塑料外壳构成。其具有很好的抗干扰性。
③光缆： 由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成
光缆特点：
- 传输损耗小，对长距离传输较之优惠
- 抗雷电和电磁干扰强
- 无串音干扰，保密性强：不易被截取数据，
- 体积小，重量轻
④架空明线： 在电线杆上假设相互绝缘的明线，已被时代淘汰但仍在应用
2.非导引型传输媒体
无线电波：
低频（30KHz ~ 300KHz），中评（300KHz ~ 3MHz）,高频（3MHz ~ 30MHz）
甚高频（30MHz ~ 300MHz），特高频（300MHz ~ 3GHz），超高频（3GHz ~ 30GHz），极高频（30GHz ~ 300GHz）
①短波信号（高频信号）： 主要靠电离层反射，但由于多径效应使得通信质量差。适用于底速传输
②无线电微波信号（波长1m~1mm）： 分为地面微波接力通信，和卫星通信，适用于2-40GHz的频率范围
- 地面接力：在微波通信的两个终端之间建立中继站。
①传输质量较高，投资少 - 卫星通信：以卫星为中继站
①通信距离远，传播时延大
②不易受陆地灾害影响
③建设速度快，通信容量大
④易实现广播、多址通信
⑤电话和话务量可灵活调整，与费用无关
三.频道复用技术
复用:将本来几个单独使用的信道，减少到一个，使信息在该一个信道中传播
1.频分复用FDM
释意： 分配用户频带，使被分配的用户在同一时间内占用相同的带宽资源
2.时分复用TDM
①普通时分复用
释意： 分配用户时间点，使被分配的用户在一定的周期内占用相同的频带带宽
②统计时分复用STDM
释意： 只有当用户有数据要传输时才给他分配线路资源，当用户暂停发送数据时，不分配线路资源
3.波分复用WDM
释意： 对光波的波长频率进行分类，如何在一个光缆上传输
**EDFA（掺铒光纤放大器）😗*距离传输中光会衰减,于是使用该设备在光转电放大后转光，放大光波。
4.码分复用CDM（码分多址CDMA）
释意： 分配用户不同的码型，在一条信道中传输、
四.数字传输系统
同步光纤网SONET： 为光纤传输系定义同步传输线路速率的标准
SDH/SONET： 定义了标准光信号，帧结构。统一了世界的STM-1等级
五.宽带接入技术
1.非对称数字用户技术（ADSL）：
ADSL释意： 用数字技术，对现有的模拟电话用户线进行改造，使其能承载宽度以物
DMT离散多音调制技术： 采用FDM的方法将（40KHz~1.1MHz）的频道划分为许多子信号，各子信道易受干扰，不能保证确定固定的数据率。
多音： 多子信道
ADSL的组成: DSLAM(数字用户线接入复用器)，ADSL/ATU（调制解调器/接入单元），其他设备
2.光纤同轴混合网（HFC网）
光纤同轴混合网: 在有线电视基础上开发的居民接入网（部分电缆主干替换为光纤）
机顶盒： 让模拟信号的电视接收数字信号
电缆调制解调器： 使HFC能接入互联网，同时传输电视信号
3.FTTx技术
FTTx技术： 家庭用户多种宽度接入方式，保证短距离的传输
光配线路ODN（无源网络PON）： 使数十个家庭用户共用一条光纤
OLT光路线终端： 下分数据1：N给光分路由器再用广播方式发送ODN
NOU光网络单元： 光纤接入网中光纤终结的设备，具有光/电转换和电/光转换的功能
流行的PON：
①EPON(以太网无源光网络)： 基于IEEE802.3ah标准的宽带无源光综合接入网络
②GPON（吉比特无源光网络）： 基于ITU-TG.984.x标准的最新一代宽带无源光综合接入标准,
