1.物理层的基本概念

 

物理层考虑的是怎 样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。

主要任务：确定与传输媒体接口的一些特性。

• • 机械特性 ：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
  • 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
  • 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
  • 过程特性 ：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 

 

2.数据通信的基础知识

 

1.常用术语

• • 数据 (data) —— 运送消息的实体。
  • 信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。
  • 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。
  • 数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。
  • 码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

2.信道的几个基本概念

 

• • 信道 —— 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
  • 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
  • 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
  • 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
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• 两种数据传输方式

  上述的通信方式是在确定两个设备谁是发送方，谁是接收方，以及是否可以同时作为发送方；

  这里的传输方式就是确定发送方发送数据的时候有几种传输方式

  

  编码与调制

  

• 基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制 (modulation)。
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• • 调制分为两大类：
    • 基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码 (coding)。
    • 带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，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，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道） 。
  • 带通信号 ：经过载波调制后的信号。

 

3.常用的编码方式

 

4.基本的带通调制方法

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制 (modulation)。

 

最基本的二元制调制方法有以下几种：

调幅(AM)：载波的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。

 

 

首先了解一下失真

再来看看失真的一种现象——码间串扰

• 200HZ信号震动的频率太低了，所以在电话线传播的过程中，非常容易受到衰减，受倒损耗，因此不能通过
• 4000HZ就是码间串扰的问题，信号震动频率太快，接受端在接收的时候区分不出来波形之间的差异

5.信道的极限容量

从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：

• 信道能够通过的频率范围
• 信噪比

 

3.物理层下面的传输媒体

 

传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。 传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。 在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。 非导引型传输媒体就是指自由空间。在非导引型传输媒体中，电磁波的传输常称为无线传输。

 

1.导引型传输媒体

• • 双绞线：最常用的传输媒体，通信距离几到十几公里
  • 同轴电缆：具有很好的抗干扰特性
  • 光缆：光纤是光纤通信的传输媒体。

 

2.非导引型传输媒体

• • 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。
  • 短波通信（即高频通信）主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差，传输速率低。
  • 微波在空间主要是直线传播。
  • 传统微波通信有两种方式：

地面微波接力通信

卫星通信

物理层设备

1. 中继器

2. 集线器（多口中继器）