1. 物理层的基本概念
- 物理层考虑的是怎样才能连接各种计算机的传输媒体上传输的比特流。
- 物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。
2. 基带信号与宽带信号
信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
基带信号：将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上去传输（基带传输）。来自信源的信号，像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，比如我们说话的声波就是基带信号。
宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上去传输(宽带传输)。把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
● 在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式(近距离衰减小，从而信号内容不易发生变化)
● 在传输距离较远时，计算机网络采用宽带传输方式(远距离衰减大，即使信号变化大也能最后过滤出来基带信号)
3. 物理层下面的传输媒体
- 导引型传播媒体
- 同轴电缆
- 双绞线
- 光纤
- 电力线
- 非导引型传播媒体
- 无线电波：信号向所有方向传播（较强穿透能力，可传远距离，广泛应用于通信领域（如手机通信））
- 微波：信号固定方向传播
- 红外线、可见光：信号固定方向传播
4. 传输方式
两种数据传输方式：
串行传输 （速度慢、费用低，适合远距离传输）
并行传输 （速度快、费用高，适合近距离传输）用于计算机内部
三种通信方式：
单工通信 （广播）
半双工通信 （不能同时发送、接受）（对讲机）
全双工通信 （电话）
同步传输（每一个数据位都用相同的时间间隔发送，而接受时也必须以发送时的相同时间间隔接受每一位信息。不论是否传输数据，接受单元与发送单元都必须在每一个二进制位上保持同步）
异步传输（字节之间异步（字节之间的时间间隔不固定））字节中的每个比特仍然同步（各比特的持续时间相同）
5. 编码与调制
编码：在不改变信号性质的前提下，仅对数字基带信号进行转换（数字信号→另一种数字信号 模拟信号→数字信号）。
调制：把数字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（模拟信号→模拟信号）。
码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，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。（就是一段调制好的波形，可表示比特信息）
速率：数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量，可以用码元传输速率（脉冲个数）和信息传输速率表示。
波特：码元传输速率的单位。
下图是几种常用编码：
6.信道的极限容量
- 失真：失去真实性，主要是指接受到的信号和发送的信号不同，有磨损和衰减。
影响失真程度的因素：
- 码元传输速率
- 信号传输距离
- 噪声干扰
- 传输媒体质量
两个重要公式：
奈氏准则：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。
理想低通信道下的极限传输速率=2 W log2 V (b/s)
W：带宽 ，V：几种码元（相位）/ 码元的离散电平数目
香农公式：在任何信道中，码元的传输的效率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。
信噪比=信号的平均功率/噪声的平均功率，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位，即：
信噪比（dB）=10 log10 (S/N)
信道的极限传输速率=W log2（1+S/N）(b/s)
W：带宽，S/N：信噪比