第二章 物理层

2.1 物理层任务

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，而不是具体的传输媒体；

物理层主要任务：确定与传输媒体的接口有关的一些特性，包括机械特性、电气特性和功能特性；

1、机械特性：规定物理连接时所采用的规格、接口形状等；

2、电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配等；

3、功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义；

2.2 数据通信系统模型

基带信号：来自信源的信号；

基带调制：对基带信号进行波形变换，即编码；(含不归零制、归零制、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等)

调制器：将数字信号转换成模拟信号；

解调器：将模拟信号转换成数字信号；

2.3 奈氏准则

奈氏准则：传输速率超过上限后，会出现严重码间串扰的问题；

2.4 香农公式

香农公式：信道的信息传输速率正比于信噪比和信道带宽；

如果信噪比和信道带宽都确定了，能提高信息传输速率的方法就是让每一个码元携带更多比特的信息量；

2.5 媒体传输

一、导向型传输介质

1、双绞线：成本低，距离太长易失真，抗干扰能力不强；屏蔽双绞线能够增强抗干扰；

2、同轴电缆：很好的抗干扰特性；

3、光缆：利用全反射传输，速率高，抗干扰能力强，成本高；

二、非导向型传输介质

1、无线电波：信号向所有方向传播，较强穿透能力，可传远距离、广泛用于通信领域(如手机通信)

2、微波通信：信号沿固定方向传播、信道容量大，传输质量高，通信距离远，但传播时延较大，误码率高、成本高；

3、红外线、激光：信号沿固定方向传播；

2.6 传输方式

2.7 信道复用技术

频分复用FDM：所有用户在同样的时间内占用不同的带宽资源；

时分复用TDM：所有用户在不同的时间占用相同的频带宽度；

统计时分复用STDM：利用缓冲区存放待发送的数据，待数据够一个帧了之后才发出去，提高信道利用率；

波分复用：本质同频分复用，利用光的波长不同进行复用；

码分复用：每一个用户在同样的时间使用同样的频带进行通信，不同的用户分配不同的码型，使得用户之间不会干扰；

2.8 物理层设备

一、中继器

Q：为什么引入中继器？

A：由于存在损耗、在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，导致接受错误；

中继器用于对信号进行再生和还原，对衰减信号进行放大，保持与原数据相同，以增加信号传输距离；

中继器两端的网段一定要是同一个协议；

二、集线器(Hub)

功能：对信号进行再生放大转发，对衰减信号进行放大，是一个多口中继器；