物理层的基本概念
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性。
- 机械特性–指明接口所用接线器的形状和尺寸，引线数目和排列，固定和锁定装置等等。
- 电气特性–指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
- 功能特性–指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
- 规程特性–指明对于不同功能的各种能够可件的出现顺序。
数据通信的基础知识
一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（或发送端，发送端），传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端，接收方）
源系统
源点：源点设备产生要传输的数据，例如，从PC的键盘输入汉字，PC产生的数字比特流。源点又称为源站，或信源。
发送器：通常，源点生成的数字比特流要经过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。典型的发送器就是调制器，现在很多PC使用内置的调制解调器（包含调制器和解调器），用户在PC外面看不见调制解调器。
目的系统
接收器：接受传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是解调器，它把来自传输线路上的模拟信号进行解调，提取出在发送端置入的消息，还原出发送端产生的数字比特流。
终点：终点设备从接受器获取传送来的数字比特流，然后把信息输出，如把汉字在PC屏幕上显示出来终点又称为目的站，或信宿。
传输系统
数据–运放信息的实体
信号–数据的电气的或电磁的表现
模拟的–连续变化的
数字的–取值是离散数值
调制–把数字信号转换成模拟信号
解调–把模拟信号转换成数字信号
单向通信（单工通信）—只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）–通信的双方都可以发送信息，但是不能双发同时发送（也不能同时接受）
双向同时通信（全双工通信）—通信的双方可以同时发送和接受信息。
基带信号：把数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。
宽带信号：把基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。
调制：来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号）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。
调制可分为两大类。一类是仅仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特性相适应。交换后的信号仍然是基带信号。这类调制称为基带调制。这种过程称为编码。
带通调制：需要使用载波进行调制，把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，这样就能够更好的在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号。（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
带通调制的方法
调幅（AM）：载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出。
调频（FM）：载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2.
调相（PM）：载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于0度或者180度。（如下图的小尖波）
码元传输率
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真带来多种干扰。
码元传输的速率越高，，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就严重。
信道的极限容量
信噪比：噪声会使接受端对码元的判决产生错误（1误判为0或1）
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位。
信噪比（dB）=10lg（ S/N)
香农公式：信道的极限信息传输速率C为：C=Wlog2（1+S/N）b/s
W为信道的带宽（单位Hz）
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
提高数据传输速率的方法
基带信号：101010101011101
传输信号：101 010 101 011 101
将基带信号分3位传输将2进制转换为8进制
物理层下的传输媒体
传输媒体也称为传输媒介或介质，它就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体和非导引型传输媒体。
导引型传输媒体
包括双绞线，同轴电缆（具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据）和光缆（利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，光线在纤芯中传输的方式是不断的全反射）。
非导引型传输媒体
利用无线电波在自由空间的传播就可较快的实现多种的通信。无线传输使用的频段很广。
- 短波通信
- 微波通信
信道复用技术
没有信道复用如下图：
信道复用：
频分复用：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，频分复用的所有使用者在相同的时间占有不同的带宽资源。
时分复用（最常用）
所有用户在不同时间占有同样的频带宽度。
时分复用缺点：在时分复用帧中分配给该用户的时只隙能处于空闲状态，其他用户即使一直有数据要发送，也不能使用这些空闲的时隙，这就导致复用后的信道利用率低。
为了解决这个缺点出现了统计时分复用：不是固定分配时隙，而是按需动态的分配时隙。在每个时隙中还必须有用户的地址信息，这是不可避免的开销。
波分复用：就是光的频分复用。
码分复用：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有较高的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被发现。
每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片。
码片序列：
每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。
如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。
如发送比特1，则发送自己的二进制反码。
例如：S站的8bit码片序列时00011011.
发送比特1时，就发送序列000110111.
发送比特0时，就发送序列11100100.
S站的码片序列：-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1 +1（-1代表0）
码片序列特性
- 互相正相关：每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须相互正交。（两个向量的积为0）
- 内积为1/-1：任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积为1.和该码片反码的向量的规格化内积值为-1.（每个码片的平方相加除以总数）
数字传输系统
同步标准：同步光纤网
将物理层又分为
- 光子层
- 断层
- 线路层
- 路径层
宽带接入技术（有线宽带接入）
- ADSL技术：非对称数字用户线ADSL技术是用数字技术现有的模拟电话用户线进行改造，使他能够宽带数字业务。（电话线上网）
如下图低波段打电话，高波段上网
此技术需要调制解调器。
- 光纤同轴混合网（HFC网）
有线电视上网 - FTTx技术
x表示户，光纤入户。（光学上的网络传输）