物理层基本概念
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。
物理层的主要任务描述为:确定传输媒体的接口的一些特性，即:
机械特性:例接口形状，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
物理层就是要制定这些接口的标准,例如可乐生产厂家会让瓶盖标准化,大小可乐瓶盖通用.
数据通信的基础知识
典型的数据通信模型
数据通信的相关术语
通信的目的是传送消息。
数据(data)--运送消息的实体。
信号(signal)--数据的电气的或电磁的表现。
“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(code) --在使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就成为码元。
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。1码元可以携带nbit的信息量(将二进制位固定,例如用七种电压波形代表000,001,010,011,100,101,110,111,就能表示3bit).
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(一个发送方,一个接收方)。所以咱们说平常的通信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。
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，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信(全双工通信) --通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号和带通信号
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便在信道中传输(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，计算机网络都采用基带传输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变化。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用基带传输方式。如从计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。
几种基本的调制方法
也就是把基带信号变成带通信号
调幅(AM): 载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM):载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM): 载波的初始相位随基带数字信号而变化。
数字信号的常用编码
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码(抗干扰性强于曼彻斯特编码)
信道极限容量
奈氏准则和香农公式
奈氏准则:在理想状态下,没有干扰,码元的传输速率有上限值.
香农公式:有信号干扰,无差错传输速率公式.
信噪比就是S/N,香农公式极限速率C=Wlog2(1+S/N) b/s W是带宽,S是信道内信号平均速率,N是噪音功率
香农公式表明
信噪比或带宽越大,信息的极限传输速率就越高.
只要信息传输速率低于信道的极限传输速率,就一定可以找到某种办法来实现无差错传输.
实际能达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少.
物理层下的传输媒体
导向传输媒体
电磁波沿着固体媒体传播
双绞线
屏蔽双绞线STP,无屏蔽双绞线UTP
同轴电缆
50欧姆同轴电缆(用于数字传输,基带传输,也叫基带同轴电缆),75欧姆同轴电缆(用于模拟传输,也叫宽带同轴电缆).
光缆
网线
网线分交叉线和直通线
直通线制作为,橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕,即为568B标准
交叉线制作为568B和568A标准
一般情况,同类设备用交叉线,不同类设备用直通线
现在的升级网卡不需要考虑线序.
光纤
分多模光纤和单模光纤
单模光纤指只能传输一-种电磁波模式， 多模光纤只可以传输多个电磁波模式，实际上
单模光纤和多模光纤之分，也就是纤芯的直径之分。单模光纤细，多模光纤粗。在有
线电视网络中使用的光纤全是单模光纤，其传播特性好，带宽可达10GHZ，可以在一
根光纤中传输60套PAL-D电视节目。
非导向传输媒体
非导向传输媒体就是指自由空间，其中的电磁波传输被称为无线传输。
无线传输所使用的频段很广。
短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
微波在空间主要是直线传播。
■地面微波接力通信
■卫星通信
集线器(hub)
工作特点:它在网络中只起到信号放大和重发作用,其目的是扩大网络的传输范围,而不具备信号的定向传送能力(也就是说在一台集线器上连多台电脑,其中两台电脑通信,其他所有电脑都能收到信息帧,只是mac地址不同而丢弃).带宽链接计算机共用.
最大传输距离:100m
集线器是一个大的冲突域(就是说两台电脑通信,其他电脑不能同时通信).
因为它没有判断能力,没有”智商”,所以在物理层.
信道复用技术
频分复用(FDM)
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时间占用不同的带宽资源(请注意,这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率)
一般用电话.
时分复用(TDM)
按时间段分段一个个发.
可能造成线路资源的浪费
统计时分复用(STDM)
时分复用加标记
波分复用(WDM)
光的频分复用,不同波长筛选复用
数字传输系统
北美标准T1,欧洲标准E1,我国广域网用E1
都是采用时分复用
宽带接入技术
xDSL
ADSL调制解调器(猫) DMT技术,频分复用,流量非对称,使用电话线
HFC
光纤同轴混合网,使用有线电视的网络,用户接口盒
优点:具有很宽的频带,能过利用已经有相当大的覆盖面的有线电视网.
FTTx技术
光纤到家FTTH,光纤到大楼FTTB,光纤到路边FTTC.常用于城市.