物理层
一. 物理层的基本概念
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，而不是指具体的传输媒体
物理层的主要任务：确定传输媒体的接口的一些特性。即
- 机械特性：接口形状、大小、引线数目
- 电气特性：例规定电压范围（-5V到+5V）
- 功能特性：例规定-5V表示0，+5V表示1
- 过程特性：也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。
二. 数据通信的基础知识
数字信号（数字比特流）：0或1
通信的目的：传送消息。
数据：运送消息的实体。
信号：数据的电气或电磁的表现。
”模拟信号“ ：代表消息的参数的取值是连续的
“数字信号” ：代表消息的参数的取值是离散的
码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同的离散数值的基本波形就称为码元。
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为二进制码元，而这个间隔被称为码元长度，一码元可以携带nbit的信息量。
有关信道的几个基本概念：
信道一般表示向一个方向传送信息的媒体，所以咱们说平常的信道线路往往包含一条发送信息的信道和一条接收信息的信道。
1. 单向信道（单工信道）– 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。例如：电视机的信号，只能收不能发。
2. 双向交替信道（半双工通信）– 通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送（当然也就不能同时接收）。例如：对讲机
3. 双向同时通信（全双工通信）– 通信双方可以同时发送和接收信息。例如：打电话
基带信号(即基本频带信号) – 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。
带通信号–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使在信道中传输(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。
因此在传输距离较近时，计算机网络都是采用基带传输的方式由于在近距离范围内基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生改变。例如：计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。传输距离较远时，通过调制解调形成带通信号，再进行传输。
调制方法：
- 调幅（AM）：载波的振幅随基带数字信号而变化。（幅度不同）
- 调频（FM）：载波的频率随基带数字信号而变化。（频率不同）
- 调相（PM）：载波的初始相位随基带数字信号而变化。(正弦与余弦互换)
常用编码（编码格式）：
单极性不归零码：只有大于零的信号，可以不需要每次起伏后都立刻归零
双极性不归零码：有正有负，也不需要立刻归零
单极性归零码：只有大于零的信号，并且在有起伏后、下一个时间就立刻归零
双极性归零码：有正有负，需要归零。
曼彻斯特信号：（可以表示没有数据传输的情况），可以携带时钟信号，一个时钟周期只可表示一个bit，必须通过两次采样才能得到一个bit。
差分曼彻斯特编码：
bit与bit之间有跳变，bit中间也有跳变，表示下一个bit为0。
bit中间有跳变，但bit与bit之间无信号跳变，表示下一个bit为1。
抗干扰能力强于曼彻斯特编码。
信道极限容量
奈式准则（无噪声干扰）：即便是没有干扰，码元的传输速度也会影响最后的识别。所以应该有码元的传输速率。
信噪比：信号与噪声的比。
信道的极限信息传输速率c
c = W log2（1+S/N）b/s
W为信道的带宽（以Hz为单位）。
S为信道内所传信号的平均功率。
N为信道内部的高斯噪声功率。
香农公式（考虑噪声影响）为理论值，在实际中c应该更小一些。