物理层

物理层考虑的是如何在传输媒体上传输比特流。
硬件设施和传输媒体种类很多，可以传输所有传输媒体。
物理层的主要任务也可以描述为确定传输媒体的接口有关的一些特性 -- 如接口大小，排列，电器特性，电压。 ## 1.通信基础知识 ## 1.1 基本概念 通信模型 包括
源系统
------------ 1. 源点 -- 数据 2. 发送器 -- 对源点的数据进行编码 ------------ 传输系统： 传输线，复杂网络 ------------ 目的系统 3. 接收器 -- 对传输系统的信号进行解码 4. 终点 -- 终点设备从接收器获取的数字比特流

通信系统包含计算机网络，电话系统，广播电视系统，无线通信系统等。

信道 表示向某一个方向发送信息的媒体，一条通信电路包含一条发送信道和一条接受信道. 从通信的信息交互方式来看，通信可以分为三种： * 单行通信 （单工通信） -- 只有一个方向通信，没有反向交互 * 双向交替通信 （半双工通信）--都可以发送和接收，但不能同时进行 * 双向同时通信 （全双工通信）-- 可以同时发送和接收

基带信号 来自信源的信号被称为基带信号，计算机的文字数据信号属于基带信号，基带信号是一种非常低频的信号，不能直接传输，需要经过调制变成高频信号才能传输。

调制 将基带信号于信道特性向适应。 * 基带调试 调试后依然是基带信号。又称为编码，把数字信号转换为另一种数字信号 * 带通调制 使用载波调制，将数字信号转化为模拟信号，调制后的信号称为带通信号。

编码 带通调制 * 调幅（AM）：调制信号的幅度随基带信号的变化而变化 * 调频（FM）：调制信号的频率随基带信号的变化而变化 * 调相（PM）：调制信号的相位随基带信号的变化而变化

1.2 信道极限容量

信道能通过的频率 高频信号会引起码间串扰，使每一个码元间失去界限。 如，信道宽度为4000Hz则最高码元传输速率为每秒8000个。 - 纳什准则 在带宽为W的信道中，码元最高传输速率是2W，超过上限信号无法识别。 信噪比 - 信噪比 是信号功率和噪声功率的比值，是衡量信号质量的重要指标。表示为\(S/N\)。 - 香农公式 信道极限容量 \[ C = W \log_2(1 + S/N) (bit/s) \] 其中\(W\)是信道宽度（Hz）。\(S\)是信号功率，\(N\)是噪声功率。
香农公式指出信噪比越大，信道传输速率越高。给出了上限
纳什准则鼓励让码元由更高的信息量，香农公式告诉了信息传输的绝对上限

1.3 传输媒体

传输媒体 是信息传输的通道，是发送器和接收器之间的物理通路，可以分为导向传输媒体和非导向传输媒体。 1. 导向型 -- 有线固体导引传播 2. 非导向型 -- 无线传播 ### 1.3.1 导向型 双绞线 由两根绝缘铜线组成，每根线中有许多细铜线，细铜线被绝缘包裹，两根线绕在一起。通信线路一般为几公里。距离太长会由衰减。 同轴电缆 由一根铜线和一层绝缘层组成，铜线被绝缘包裹，再由一层金属网层包裹，最外层是绝缘层。 光缆 光纤由非常透明的石英玻璃拉成丝，由纤芯和包层组成。光波在纤芯中传播，由光脉冲为1，无光脉冲为0 ## 1.3.2 非导向型 无线传播 无线传播是通过电磁波传播，电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动。

1.4 信道复用

信道复用 是指多个用户共享一个信道，提高信道的利用率。信道复用技术有频分复用，时分复用，波分复用，码分复用。 1. 频分复用（FDM） 不同信道使用不同的带宽（频率） 2. 时分复用 （TDM）在一个TDM帧内每一路占用固定时间段 ## 1.5 宽带接入技术 用户要上网，需要连接到ISP，已得到IP地址。
互联网早期 用户采用电话线路连接到ISP，拨号上网 宽带接入技术 1. ADSL可以复用吸纳有电话网中的用户线。借助用户线两端的ADSL调制解调器对数字信号进行调制。 2. HFC（光纤同轴混合网路）主干网采用高宽带光纤传输，在光纤节点将光纤信号转换为电信号，通过同轴电缆传输到用户家中。由于同轴光缆是用户共享的，所以用户带宽在许多用户传输数据时会有波动。 3. FTTH（光纤到户）用户家中直接接入光纤，带宽高，速度快，但是成本高。OLT是连接到光纤主干的光纤终端，OLT把下行数据发往无源的1：N光分路器，然后广播到用户家中的ONU。接受数据时ONU根据表示只接受发送给自己的数据。