物理层的基本概念和数据通信基础

1.物理层的基本概念

物理层定义了与传输媒体的接口有关的一些特性。定义了这些接口的标准，各厂家生产的网络设备接口才能相互连接和通信。比如思科的交换机和华为的交换机使用双绞线就能够连接。

物理层包括以下几方面的定义：

（1）机械特性。指明接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定的锁定装置等待，平时常见的各种规格的接插部件都有严格的标准化规定。

（2）电气特性。指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围。

（3）功能特性。指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。

（4）过程特性。定义了在信号线上进行二进制比特流传输的一组操作过程，包括各信号线的工作顺序和时许，是的比特流传输得以完成。

 

2.数据通信基础

2.1数据通信模型

下面列出几种常见的计算机通信模型。

（1）局域网通信模型

如图所示，使用集线器或交换机组建的局域网，计算机A和计算机B通信。

计算机A将要传输的信息变成数字信号（即比特流）通过集线器或交换机发送给计算机B，这个过程不需要对数字信号进行转换。

 

（2）广域网通信模型

为了对计算机传输的信号进行长距离传输，需要把传输的数字信号转换成模拟信号或光信号。

比如现在家庭用户计算机通过ADSL接入Internet，如图所示，就需要将计算机网卡的数字信号调制成模拟信号，以便适合在电话线上长距离传输。

接收端需要使用调制解调器将模拟信号转换为数字信号。以便和Internet网中的计算机B通信。后面会讲解如何通过频分复用，提高模拟信号的通信速率。

现在很多家庭用户已经通过光纤接入Internet网，如图所示，这就需要将计算机网卡的数字信号通过光电转化设备转换为光信号进行远距离传输。

在接收端需要光电转换设备将光信号转换为数字信号。后面会讲解如何通过波分复用技术如何提高光纤信号的速率。

2.2数据通信的一些常用术语

信息(message)：通信的目的是传达信息，如文字、图像、视频和音频等都是信息。

数据(data)：信息在传输之前需要进行编码，编码后的信息就变成数据。

信号(signal)：数据在通信线路上传输需要变成电信号或光信号。

如图所示浏览器访问网站的过程，展现了信息、数据和信号的关系。

网页的内容就是要传送的信息，进过M字符集进行编码，变成二进制数据。

网卡将数字信号转换为电信号在网络中进行传输，接收端网卡收到电信号，将其转化为数据，解码之后就得到了信息。

当然为了传输声音或图片文件，可以将图片中的每一个像素颜色使用数据来表示，将声音文件的声音高低使用数据来表示，这样声音和图片都可以编码成数据了。