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物理层基本概念
物理层解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体
物理层主要任务：确定与传输媒体接口有关的一些特性——>定义标准
- 机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况
- 电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等
- 功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义、接口部件的信号线的用途
- 规程特性：定义各条物理线路的工作流程
数据通信基础知识
典型的数据通信模型
相关术语
数据：传送信息的实体，通常时有意义的符号序列
信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式
- 数字信号：代表消息的参数取值是离散的
- 模拟信号：代表消息的参数取值是连续的
信源：产生和发送数据的源头
信宿：接受数据的终点
信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往有一条发送信号和一条接收信道
- 传输信号：模拟信道(传送模拟信号)数字信道(传送数字信号)
- 传输介质：无线信道、有线信道
三种通信方式
从通信双方信息的交互方式看，有三种基本方式
- 单工通信：只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道
- 半双工通信：通信的双方都可以发送或接受信息，但任何一方都不能同时发送和接受，需要两条信道
- 全双工通信：通信双方可以同时发送和接受信息，也需要两条信道
两种数据传输方式
传输方式：串行传输，并行传输
码元
码元是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数据的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元位M进制码元
一码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，另一种代表1状态
速率、波特、带宽
速率也叫数据率，是指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信号传输速率表示
码元传输速率：别名码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可称为脉冲个数或信号变化的次数)，单位是波特(Baud)。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元，这里的码元可以是多进制的，也可以是二进制的，但码元速率与进制数无关
1s传输多少个码元，1Baud = 1码元/s
信息传输速率：别名信息速率、比特率等，表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数）单位是比特/秒
1s传输多少个比特
关系：若一个码元携带n比特的信息量，则M Baud的码元传输速率所对应的信息传输速率为M*nbit/s
带宽：表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，常用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力。单位是b/s
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失真
影响失真程度的因素：1、码元传输速率。2、信号传输距离。3、噪声干扰。4、传输媒体质量
失真的一种现象——码间串扰
信道带宽：是信道能通过的最高频率和最低频率之差
200HZ通过不了是因为频率太低导致衰减
4000HZ通过不了是因为码间串扰，码元传输太快，接收端识别不出来码元之间的界限
奈氏准则
奈氏准则：在理想低通(无噪声，带宽受限)的条件下，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz(只有在奈氏准则和香农定理中带宽才用Hz)
低通：低于最高的频率可以通过
香农定理?
噪声存在于所有电子设备和通信信道中。由于噪声随机产生，它的瞬时值有时很大，因此噪声会使接收端对码元的判决产生错误。但是噪声的影响是相对的，若信号较强，那么噪声影响相对较小。因此，信噪比很重要
信噪比 = 信号的平均功率/噪声的平均功率，常记为S/N，并用分贝(dB)作为度量单位，即
信噪比(dB) =?。
dB和S/N数值等价，这样写为了数看起来小
香农定理：在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值
奈氏和香农
编码与调制
基带信号与宽带信号
在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式(近距离衰减小，从而信号内容不易发生变化)
在传输距离较远时，计算机网络采用宽带传输方式(远距离衰减大，所以信号内容需经过修饰)
编码与调制
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数字数据编码为数字信号
- 非归零编码(高1低0)
- 曼彻斯特编码
- 差分曼彻斯特编码
- 归零编码
- 反向不归零编码
- 4B/5B编码
当为全0或全1时，变成一条直线，接收端无法判断有多少个1/0?
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?全1时，为一条直线接收端无法判断有多少个1
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数字数据调制为模拟信号
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模拟数据编码为数字信号
模拟数据调制成模拟信号
为了实现传输的有效性，可能需要较高的频率，这种调制方式还可以使用频分复用技术(第三章会讲)，充分利用带宽资源，在电话机和本地交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式，模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的
物理层传输介质
传输介质及分类
传输介质也称传输媒体/传输媒介，它就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路
传输媒体并不是物理层。传输媒体在物理层的下面，因为物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为0层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思。但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流
传输介质
- 导向性传输介质------>电磁波被导向沿着固体媒介(铜线/光纤)传播
- 非导向性传输介质------>自由空间，介质可以是空气、真空、海水
导向性传输介质--1、双绞线
导向性传输介质--2、同轴电缆
导向性传输介质--3、光纤
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非导向性传输介质
介质总结
物理层设备
中继器
?集线器
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?物理层总结
