1.概述
物理层:在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,确定与传输媒体接口有关的一些特性(定义标准)
- 机械特性:
- 电气特性:
- 功能特性:
- 规程特性(过程特性):
2.数据通信基础

码元:指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表不同离散数值的基本波形,是数字信号的计量单位,这个时长内的信号称为k进制码元,而该时长称为码元宽度。
当码元的离散状态有M个时(M大于2),此时码元为M进制码元。
边缘传输速率:表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数,单位是波特(Baud,B)。

消息:通信的目的是传送消息,如语音、文字、图像、视频等。
数据:数据是运送消息的实体。0/1
信号:信号是数据的电气或电磁的表现
信源:产生和发送数据的源头
信宿:接收数据的终点
信道:表示向某一个方向传送信息的媒体。
- 单工通信
- 半双工通信:不能同时发
- 全双工通信
基带信号:来自信源的信号。
- 编码(基带调制):变成数字信号
- 带通调制:变成模拟信号(带通信号)
3.编码与调制
常用编码方式:
- 归零编码 :高1低0,后半段归零
- 非归零编码 :高1低0,后半段不归零
- 曼彻斯特编码 :前高后低->1/0 ;前低后高->0/1
- 差分曼彻斯特编码 :跳变为0,不变为1

常用带通调制方式:
- 调幅(AM-Amplitude Modulation)
- 调频(FM-Frequency modulation)
- 调相(PM-Phase modulation)
- 正交振幅调制(QAM,调幅+调相)

4.极限数据传输率
奈氏准则:在理想低通(无噪声,带宽受限)条件下,为了避免码间串扰,极限码元传输速率为 2W Baud,W是信道带宽,单位是Hz, V:几种码元 / 码元的离散电平数目。
香农定理:在带宽受限且有噪声的信道中,为了不产生误差,信息的数据传输速率有上限值。
- S/N:信噪比:S是信道所传信号的平均功率;N是信道内的高斯噪声功率
示例:电话系统的典型参数是信道带宽为3000Hz,信噪比为30dB,则该系统最大数据传输速率是多少?
- 30dB = 10log(S/N)
5.多路复用技术
把多个信号组合在一条物理信道上进行传输,使得多个计算机或终端设备共享信道资源,提高信道利用率。把一条广播信道,逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道,实际就是把广播信道转变为点对点信道
静态划分信道
- 频分多路复用FDM:载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源
- 时分多路复用TDM:将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙,所有用户轮流占用信道
- 统计时分复用STDM:一种根据用户实际需要动态分配线路资源的时分复用方法。只有当用户有数据要传输时才给他分配线路资源,当用户暂停发送数据时,不给他分配线路资源,线路的传输能力可以被其他用户使用。
- 波分多路复用WDM:光的频分多路复用,一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号,由于波长(频率)不同,所以各路光信号互不干扰,最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
- 码分多路复用CDM:采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。
动态划分信道:链路层
- 轮询访问介质访问控制
- 随机访问介质访问控制
- ALOHA协议
- CSMA协议
- CSMA/CD协议
- CSMA/CA协议
6.传输介质
导向型传输介质
抗干扰能力 & 带宽: 光纤>同轴电缆>双绞线
- 双绞线:有两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。电话系统
10BASE-T
: 10Mb/s双绞线,每段最长100米100BASE-T
: 100Mb/s双绞线,每段最长100米
- 同轴电缆:由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。有线电视网
- 光纤:利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。因特网、电信网和有线电视网的主干网络中。
非导向型传输介质

7.宽带接入方法
- 非对称数据用户线ADSL,媒体:双绞线(原电话线改造)
- 光纤同轴混合网HFC,媒体:光纤 + 同轴电缆(原有线电视进行改造)
- 光纤到... FFTx,媒体:光纤
8.物理层设备
中继器
再生数字信号,对信号进行再生和还原,对衰减的信号进行放大,保持与原数据相同,以增加信号传输的距离,延长网络的长度。
中继器两端的网段一定要是同一个协议。(中继器不会存储转发,傻)
集线器(多口中继器)
再生,放大信号,
集线器不能分割冲突域 -> 连在集线器上的工作主机平分带宽
其他
物理层设备:中继器、集线器
链路层设备:网桥、交换机
网络层设备:路由器