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。

1.1 四个特性

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、固定和锁定装置等。
电器特性指明在接口电缆的各条线上出现的电压的表示范围。
功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压意义。
过程特性指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序。

2.数据通信的基本知识

2.1 数据通信系统的模型

数据通信系统的模型

一个数据通信系统可以分为三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）、目的系统（或接收端、接收方）。

2.1.1 源系统

源点源点设备产生要传输的数据。源点又称源站、信源。
发送器通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。

2.1.2 目的系统

接收器接收传输系统传送过来的信号并把它转换成能够被目的设备处理的信息。
终点终点设备从接收器获取传送过来的数字比特流，然后把信息输出。又称为目的站，或信宿。

2.1.3 常用术语

通信的目的是传送消息。
数据是传送消息的实体。数据是使用特定方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。
信号则是数据的电气或电磁的表现。
- 模拟信号，或连续信号——代表消息的取值是连续的。用户家中的调制解调器到到电话端局之间的用户线上传送的就是模型信号。
- 数字信号,或离散信号——代表信息的参数的取值是离散的。用户家的计算机到调制解调器之间或在电话网中继线上传送的就是数字信号。
- 码元，在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就是码元。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。

2.2 有关信道的几个基本概念

许多情况下我们要使用信道这一名词。信道和电路并不相同，信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此，一条信道电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

2.2.1 从通信的双方信息交互的方式看，有以下三种基本方法

单向通信 又称为单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。需要一条信道。
双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（也不能同时接收）。需要二条信道。
双向同时通信 又称为全双工通信，即通过的双发都可以发送信息和接收信息。需要二条信道。

2.2.2 调制的两大类

来自信源的信号常称为基带信号。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或直流分量，为了解决这一问题就，就必须对基带信号进行调制

基带调制，仅仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍是基带信号。由于是把数字信号转换成另一种形式的数字信号，因此大家更愿意把这种过程称为编码。
带通调制，需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围转换到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能更好的在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号。

2.2.2.1 常用编码方式

常用编码方式

不归零制正电平代表1，负电平代表0。
归零制正脉冲代表1，负脉冲代表0.
曼彻斯特编码位周期中心的向上跳变代表0，位周期中心的向下跳变代表1.但也可反过来定义。
差分曼彻斯特编码在每一位的中心始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0，而位开始边界没有跳变代表1。

从信号波形中可以看出，曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。自同步能力来看，不归零制不能从信号波形本身中提取时钟信号频率（没有自同步能力），而曼彻斯特编码有自同步能力。

2.2.2.2 基本的带通调制方法

基本的带通调制方法

调幅（AM） 即载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频（FM） 即载波的频率随基带数字信号而变化。
调相（PM） 即载波的初识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，必须采取技术上更复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如：正交振幅调制QAM。

2.3 信道的极限容量

2.3.1 信道能够通过的频率范围

码间串扰：在接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限。
奈氏准则：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（识别）成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传输码元而不出现码间串扰。