一、概述
1.1物理層引入的目的
屏蔽掉傳輸介質的多樣性，導致數據傳輸方式的不同；物理層的引入使得高層看到的數據都是統一的0,1構成的比特流
1.2.物理層如何實現屏蔽
物理層靠定義的不同的通信協議（一般稱通信規程）
這些協議的主要特征表現：物理層標準（機械特性（管腳多少，大小，形狀），電氣特性（電壓高低）功能特性，過程特性（做出什么相應））
1.3物理層下的傳輸媒體
- 引導型傳輸媒體（有線）
- 非引導型傳輸媒體（無線）
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重點：
雙絞線的絞合目的：抵御部分來自外界的電磁波干擾和減少相鄰導線的電磁干擾。
光纖分為：多模光纖和單模光纖。
1）導向性??（能夠將數字信號按固定方向傳導的）
銅介質：金屬銅材料構成的
同軸電纜，雙絞線（雖然帶寬低，編碼的方式提升了比特的傳輸速率）? ?
塑料介質：
光纖導線? ? ? ??
要求掌握：不同傳輸介質的傳輸特性，各種介質優缺點
2）非導向性（不能控制數據信號傳輸方向）
無線：
紅外線（遙控器：功耗小）微波傳輸（衛星，空間站）? Wi-Fi? ?藍牙?
1.4通信模型中相關術語
1）信息 ：通訊的目的是傳輸信息
2）數據：數據是信息的載體
3）信號：數據的外在表現形式
信號分為：連續變化的模擬信號（正弦波），離散變化的數據信號（脈沖）
4）信號的變換：信號由一種形式變化成另一種形式 ? ? ?調制
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數字信號---》數字信號 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 編碼
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?數字信號---》模擬形式 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 調制
5）常見的編碼技術
6）常見的調制技術
1.5傳輸方式
★串行/并行傳輸
串行傳輸是指數據是
1個比特1個比特依次發送的，發送端與接收端之間只用1條數據傳輸線即可
并行傳輸是指一次發送n個比特而不是一個比特，在發送端和接收端之間要有n條傳輸線路?
在計算機網絡中，數據在傳輸線路上的傳輸時串行傳輸；而計算機內部(如CPU和內存)多使用并行傳輸
★同步傳輸
數據塊以穩定的比特流形式傳輸，字節之間沒有間隔。接收端在每個比特信號的中間時刻(有區分
0,1的標志)進行檢測，以判別接收到的是比特0還是1由于不同設備的時鐘頻率存在一定差異，不可能完全相同，在傳輸大量數據的過程中，所產生的判別時刻的累計誤差會導致接收端對比特信號的判別錯位。因此需要采取方法使雙方的時鐘保持同步?
?收發雙方時鐘同步方法
- 外同步：在收發雙方之間加一條單獨的時鐘信號線
- 內同步：發送端將時鐘同步信號編碼到發送數據中一起傳輸(如曼徹斯特編碼)
★異步傳輸
以字節為獨立的傳輸單位，字節間的時間間隔不是固定的，接收端僅在每個字節的起始處對字節內的比特實現同步，為此通常傳送前要在每個字節前后加上起始位和結束位。
- 異步是指字節之間異步(字節之間的時間間隔不固定)
- 字節中的每個比特仍然要同步(各比特的持續時間是相同的)
單工/半雙工/全雙工
- 單工通信：通信雙方只有一個數據傳輸方向(無線電廣播)
- 半雙工通信：通信雙方可以相互傳輸數據，但不能同時進行(對講機)
- 全雙工通信：通信雙方可以同時發送和接收消息(電話)
單工需要一條信道；其他的需要兩條(一個方向一條)，
1.6編碼與調制
消息：需要計算機幫助用戶處理和傳輸的文字、圖片、音頻、視頻等。
數據：運送消息的實體。計算機只能處理二進制數據。
信號：數據的電磁表現。
基帶信號：由信源發出的原始電信號。基帶信號又可分為兩類：
- 數字基帶信號
- 模擬基帶信號
信道可分為數字信道和模擬信道兩種。信號需要在信道中進行傳輸
常用編碼
?①不歸零編碼
正電平代表比特
1，負電平代表比特0。在整個碼元時間內，電平不會出現零電平
這種編碼方式如何區分連續幾個相同電平呢？
這要求發送方發送和接收方接收嚴格同步，這就需要額外一根傳輸線來傳輸時鐘信號。接收方按照時鐘節拍逐個接收碼元。但是對于計算機網絡，多的線不如拿來傳輸數據，因此由于存在同步問題，計算機中的數據傳輸不使用不歸零編碼
②歸零編碼
每個碼元傳輸結束后信號都要"歸零"，所以接收方只要在信號歸零后進行采樣即可，不需要單獨的時鐘信號。
實際上，歸零編碼相當于把時鐘信號用"歸零"方式編碼在了數據之內，這稱為"自同步"信號
歸零編碼中的大部分數據帶寬都用來傳輸"歸零"而浪費掉了(編碼效率低)
③曼徹斯特編碼
碼元的中間時刻既表示時鐘，又表示數據。根據正負跳變來區分比特?
具體如何根據跳變實現同步？
第一次數據跳變的時間記錄下來【即半個碼元的時間】，此后每過一個碼元的時間就進行檢測，根據跳變方向決定數據為
0還是1。
④差分曼徹斯特編碼
①跳變僅表示時鐘 ②碼元開始處電平是否發生變化表示數據。
比曼徹斯特變化少，更適合較高的傳輸速率?
基本調制方法
?1.7信道的極限容量
通信質量較差的信道在傳輸信號的過程中會發生嚴重失真(無法識別原信號)【碼間串擾】
失真因素
- 碼元傳輸速率
- 信號傳輸距離
- 噪聲干擾
- 傳輸媒體質量
?奈氏準則
信道傳輸容量
?
信號不能無限制的傳輸速率? 在低通信情況下（無噪聲，帶寬受限）碼元傳輸速率是有影響的? 2W
?香農公式
信道無差別傳輸速率
按香農定理指導，一定有一種方法保證數據能以這樣的速率無差錯的進行傳輸
?1.8信道的復用技術
1）目的?
提供傳輸介質的利用率
信道是信號傳輸通路，信道的載體是具體的傳輸介質
2）方法
頻帶細分；時間細分；編碼細分
頻分多路復用技術，將傳輸介質的同頻帶進行劃分，劃分出不同的子頻帶，然后讓每一路信號在不同子頻帶上傳輸，從而讓多路信號同時進行傳輸
3）具體實現
1.頻分多路復用技術
2.時分多路復用技術
3.波分多路復用技術
4.碼分多路復用技術
