概述：
物理层的任务；几种常用的信道复用技术；几种常用的宽带接入技术重点FTTx
（传输媒体本身并不属于物理层的范围）
2.1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，而不是具体的传输媒体。
**物理层的作用是尽可能的屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异，使得物理层上边的数据链路层感受不到这些差异；**从而使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务；
用于物理层的协议常称为物理层规程（procedure）
物理层的主要任务（确定与传输媒体的接口有关的一些特性）；物理层协议是DTE和DCE间的约定，规定了两者之间的接口特性；
（了解就行）
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：指明某条先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。
数据在计算机内部多采用并行传输方式，但数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输（出于经济考虑）即逐个比特按照时间顺序传输，因此物理层还要完成传输方式的转换。
（具体的物理层协议很多（物理连接方式很多（如：点对点、多点连接、广播连接）、传输媒介很多））
2.2数据通信的基础知识
2.2.1数据通信系统的模型
源系统一般包括两个部分：
1.源点source：源点设备产生要传输的数据。又称为：源站或信源
2.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，典型的发送器就是调制器，现在很多计算机使用内置的调制解调器。
传输系统：
既可以是简单的传输线，也可以是复杂网络系统
目标系统一般包括两个部分：
1.接收器：接收传输系统送过来的信号，并转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
2.终点destination：接收比特流，并把信息输出，又称目的站或信宿。
信号：消息的载体。数据的电气或电磁表现，根据信号中代表消息的参数的取值方式的不同，信号可分为两大类：
1.模拟信号或连续信号（参数取值连续），如图2-1中用户家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上。
2.数字信号或离散信号（参数取值离散），如图中，用户家中的计算机到调制解调器之间或在电话网络中继线上。数字信号的基本单位为码元（数字、模拟、方波码元）
（消息：语音、图像等；数据：使用特定方式表示的信息，可用计算机或机器或人处理或产生）
2.2.2有关信道的几个概念
信道：一般都用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往只包含一条发送信道和一条接收信道。
从通信的双方的信息交互的方式来看，有以下三种基本方式：
1.单向通信（单工通信），如无线电广播或有线电广播以及电视广播（需要一条信道）
2.双向交替通信（半双工通信）：双方都能发但不能同时发或者接收
3.双向同时通信（全双工通信）：传输效率最高
双向交替、同时通信都需要两条信道。目前发展大部分处于半双工阶段。全双工的一个大问题是自干扰
（单工、双工这些概念容易混，不推荐用）
计算机输出的数据信号都属于基带信号（来自信号源的信号），基带信号往往包含较多低频分量，甚至直流分量，而许多信道并不能传输这些，所以必须进行调制modulation
调制： 两种传输方式
1.基带调制：不搬移信号传输（基带传输）数字信号-数字信号
2.使用载波进行调制：搬移信号频谱（频带传输，适应信道的频率特性）->模拟信号
模拟信号和数字信号可以互相交换。
性能度量
二进制码元时，码元速率=比特速率
2.2.3信道的极限容量
（干扰也包括人为恶意干扰）
如何提高数据传输速率：
1.提升码元发送、传输速率（有上限） 奈氏准则（码元的极限传输速率）、香农公式（给出一个信道的极限信息传输速率已知信噪比）（信号强，噪声小影响就相对较小）
奈氏准则激励大家采用先进的编码技术，使码元携带更多信息量；
香农告诉大家，在有噪声的实际信道上不可能突破给出的信息传输速率的绝对极限。（可以提高带宽和信噪比）（香农公式推到中未考虑脉冲干扰和传输失真）
2.让每一个码元携带更多比特的信息（有上限：比如8个比特作为一个码元，那么就有256中，解码难度大）
2.3物理层下的传输媒体
导引型（施工困难，代价大，无法实现移动通信）：
双绞线，同轴电缆（有线电视），光纤（设计趋势：全光核心网），电力载波（前三个都是额外拉个线路，但其实每家每户都有电线，也可以借助这个）
（从高压到中压到低压类似于从全域网到局域网到家）
非导引型（利用自由空间的非导引型传输介质，是以自由空间为传输电磁波的手段，通常称为无线传输）：
短波，微波等：
（远距传播一般都用频率较低的电磁波；一些问题：多径效应，衰落（信号的随机性，在短波传输过程中，收信电平出现忽高忽低随机变化的现象，按照持续时间的长短分为快衰落与慢衰落，多径效应是快衰落的主要原因（如树叶动了下），慢衰落与传输距离有关，距离带来损耗）；除自由空间传播损耗外，还有电离层吸收损耗、地面反射损耗和系统额外损耗等附加损耗）
光波传输：（明暗对应01）
紫外线、可见光、红外线
光波通信目前有三种分类
1.按照光源特性不同，分为激光和非激光
2.按照传输媒体不同，分为大气激光通信和光纤通信
3.按照传输波段的不同，分为可见光、红外光、紫外线
可见光通信：（可见光波段作为信息载体）（可见光随处可见，几乎到处存在照明设备，如果能利用起来，很棒，且可见光谱很宽）
低速可见光通信，高速可见光通信
大气激光通信：
红外（不可见光）通信广泛用于家电遥控器等。（穿透性差，便宜，不受无线电限制）
（capacity,security，efficiency，ability）
总结一句话：用什么看需求
2.4信道复用技术
1.频分复用FDM（frequency division multiplexing）：将各路信号调制到适当的频率位置，使其不产生相互干扰。
2.时分复用TDM：不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用有一个明显缺陷：分配使用的时间是固定的，但是如果这个时候对应的计算机不需要传输（计算机数据的突发性质），就浪费了，即子信道的利用率一般是不高的；
对其进行改进，提出统计时分复用statistic，能够明显的提高信道利用率。STDM不是固定分配时隙，而是动态的；也称为异步时分，原始的时分复用为同步，当然，既然这样做异步了就需要每个帧上加入用户地址，不然接收就乱了。
3.波分复用WDM（Wavelength division multiplexing）：光的频分复用
4.码分复用CDM（Code division multiplexing）同样的时间使用相同的频带通信，但由于选择了不同的码型，所以不会相互干扰。（不同的来源正交内积为零）；码分复用需要更宽的频谱资源，同样得益于其宽的频谱资源，抗干扰（攻击）能力强（不然一小段的话很容易被针对攻击）；
5.正交频分复用OFDM（目前主流的技术）：频率和时间都进行了划分
6.空分复用space：空间上的资源复用（在这个空间上只有你会用到，所以在这个空间方向上，把所有资源都拿过来都可以）
综上，都是以某种方式实现资源的正交复用，那么如何在有重叠的情况下说不定也可以实现复用，也是现在的一个研究方向叫NOMA（none orthogonal）
复用multiplexing，复用也要付出一定的代价（共享信道由于带宽较大因而费用也高，再加上复用器和分用器），如果复用的信道数量较大，那么在经济上还是合算的。
进行通信时，复用器和分用器demultiplexer承兑的使用，在复用器和分用器之间使用户共享的高速信道，分用器将高速信道传送过来的数据进行分用，分别送交到相应的用户。
