二、物理层

2.1 物理层的基本概念

物理层考虑的任务是怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是考虑具体的传输媒体。
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体接口的相关一些特性
- 机械特性：例如，接口形状、大小，引脚数目等
- 电器特性：例如，规定电压范围（-5V 到 +5V）
- 功能特性：例如，规定-5V表示0，+5V表示1
- 过程特性：各种功能的工作顺序

数据通信模型：
- 常用术语：
  - 通信的目的是传送消息（message）。如：语音、文字、图像等都是消息。
  - 数据（data）是运送消息的实体。文件等。
  - 信号（signal）是数据的电器或电磁表现。
    - 模拟信号（连续信号）：如上图，波形是连续的。
    - 数字信号（离散信号）：数字比特流，从网卡传出来的。如上图，图像是分散的。
    - 码元：
信道：
- 信道表示向一个方向传送信息的媒体。
  - 单向通信（单工通信）：只能由一个方向的通信，而没有反方向的交互。广播电台。
  - 双向交替通信（半双工通信）：通信双方都可以发送消息，但不能双方同时发送或接受。对讲机。
  - 双向同时通信（全双工通信）：双方可以同时收发消息。
- 基带和带通信号：
  - 基带信号：来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字通信的数据信号。
    - 基带调制：仅仅对基带信号的波形进行变换，使之能与信道特性相适应，变换后仍是基带信号。也成为编码。
  - 带通信号：经过调制的基带信号。即增加频率，以便在信道中传输。
    - 带通调制：把基带信号的频率调到较高的频段，使之更好地在信道上传输，调后的信号称为带通信号。
信道的极限容量：

传输媒体（传输介质、媒介）：
- 导向输媒体：铜线、光纤
- 非导向传输媒体：无线传输
导向传输媒体：
- 双绞线：
  - 屏蔽双绞线 STD，在双绞线的外面加上一层用金属丝编织的屏蔽层来提高抗电磁干扰能力。
  - 无屏蔽双绞线 UTP
- 同轴电缆：
  - 由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有很好的抗干扰特性，被管饭用于传输较高速率的数据。
- 光纤：
  - 利用光导纤维传递光脉冲进行通信，有光脉冲相当于1，无相当于2。因为可见光的频率很高，所以光纤的带宽很大。
  - 单模光纤：光纤的直径减少到一个光的波长，就不会反射了，使光一直向前传播。
  - 多模光纤：存在多条不同角度入射的光纤在一条光纤中传播。

频分复用 FDM（Frequency Division Multiplexing）：
- 用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
- 频分复用的所有用户在同样的事件占用不同的带宽资源（这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。频分复用就是把几条信号，分别调制成不同的频率，便于区分。
- 分用过程相反
时分复用 TDM（Time Division Multiplexing）：
- 时分复用就是把时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙周期性的出现（周期就是TDM帧的长度对应的时间）。
- 十分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
码分复用 CMD(Code Division Multiplex)：