第2章 物理层
本章重点：
（1）物理层的任务
（2）几种常见的信道复用技术
（3）几种常用的宽带接入技术、主要是ADSL和FTTx
2.1物理层的基本概念
作用：在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流，尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，从而使数据链路层只需要考虑完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么。
任务：确定与传输媒体的接口的有关的一些特性，包括
（1）机械特性
（2）电气特性
（3）功能特性
（4）过程特性
2.2数据通信的基础知识
一个数据通信系统可划分为源系统、传输系统和目的系统
根据信号中代表消息的参数的取值不同，信号分为模拟信号（连续信号）、数字信号（离散信号）
2.2.2信道的基本概念
信道用来表示向某一个方向传送消息的媒体。
信道交互的基本方式：
（1）单向通信 又称单工通信，即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。（无线电广播、有线电广播、电视广播）（通信双方一个只负责发，一个只负责收）（只需要一条信道）
（2）双向交替通信、又称半双工通信，即通信双方都可以发送消息，但是不能双方同时发送（通信双方都可以发和收，但同一时刻只能有一个发，另一个收）（需要两条信道）
（3）双向同时通信 又称全双工通信，即通信双方可以同时发送和接收信息。（需要两条信道）
调制：
原因：来自信源的信号（基带信号）往往含有很多低频成分，甚至直流成分，而很多信道并不能传输这种低频分量和直流分量，所以就需要对信号进行调制：
调制分类：（1）仅对基带信号进行波形变换（基带调制（编码））。（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，调制后的信号称为带通信号。
（1）常用编码方式
不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码
（2）基本的带通调制方法
调幅、调频、调相
2.2.3信道的极限容量
限制码元在信道上传输速率的因素有：
（1）信道能够通过的频率范围
信道所能通过的频率范围总是有限的
（2）信噪比（信号的平均功率和噪声的平均功率之比）
香农公式：
信道的带宽（W）或信道中的信噪比（S/N）越大，信息的极限传输速率就越高
2.3传输媒体
传输媒体：数据传输系统在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体分为导引型传输媒体（如铜线、光纤）和非导引型传输媒体（自由空间）
1、导引型传输媒体：
1、双绞线
STP(屏蔽双绞线)、UTP（无屏蔽双绞线）
2、同轴电缆
3、光纤
光纤不仅通信容量非常大，还有以下的一些优点：
（1）传输损耗小，中继距离远，对远距离特别经济。
（2）抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰环境下尤为重要
（3）无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据
（4）体积小、重量轻。
2、非导引型传输媒体
短波通信、无线电微波通信、微波接力通信、卫星通信
2.4信道复用
（1）频分复用：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
（2）时分复用：十分复用所有用户字啊不同的时间占用同样的频带宽度。
（3）统计十分复用（STDM）:按需动态分配STDM帧的时隙，每个时隙中含有用户的地址，因此也会产生一定的开销。
（4）波分复用：即光的频分复用
（5）码分复用（CDM）（码分多址CDMA）:各用户使用经过特殊挑选的不同的码型，因此各用户之间不会造成干扰。（具有很强的抗干扰能力）
2.5数字传输系统
为什么需要：现代的电信网络需要能够承载各种业务网络数据的传输（不仅是话音，还包括了视频、图像等数据业务。）但是早期的数字传输系统存在速率标准不一、不是同步传输的缺点。
因此就有了同步光纤网（SONET）：
1、定义了同步传输的线路速率等级结构
2.6宽带接入技术
（1）ADSL技术
非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使其能够承载宽带数字业务。
基于ADSL的接入网由数字用户线接入复用器DSLAM、用户线、用户设施组成。
优点：
利用现有的用户线而不用重新布线。
缺点：
不适合企业（企业往往需要使用上行信道发送大量的数据给许多用可以使用DSL)
第二代的ADSL
（1）通过提高调制效率得到更高的数据率。
（2）采用无缝速率自适应技术SRA,可在运营中不断通信和不产生误码的情况下，根据线路的实时状况，自适应地调整数据率。
（3）改善了线路质量评测和故障定位功能。
(2)光纤同轴混合网（HFC网）
一种有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网。
（3）FTTx技术
起因：由于现在的互联网上每天都会传输大量的视频等数据资源，为了提高用户的上网体验，就要进一步提升用户的上网速率，其中最好的选择就是光纤到户FTTH，但是光纤到户价格不便宜，一般的用户也没有这样高的数据率需求。因此就出现了一些替代方案即多种宽带光纤接入方式FTTx，即将光电转换的地方向外延伸到距离用户家有一定距离的地方，而不是直接到家。