二、物理层
2.1 物理层基本概念
物理层协议常常成为物理层规程
物理层的主要任务为确定与传输媒体的接口有关的一些特性：
1.机械特性：指明接口所用接线器的尺寸等；
2.电气特性：指明接口电缆各条线上的电压范围；
3.功能特性：指明某条线上出现某一电平的电压的意义；
4.过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
计算机内部数据传输多并行，但通信线路之间多采用串行传输
2.2 数据通信的基础知识
通信系统模型的三大部分：
源系统（发送端、发送方）：
源点（源站、信源）：源点设备产生要传输的数据
发送器（调制器）：源点生成的数字比特流通过发送器编码才能传输
传输系统（传输网络）
目的系统（接收端、接收方）：
接收器（解调器）：把线路上的模拟信号解调还原成数字比特流
终点（目的站、信宿）：终点设备从接收器收到数字比特流并把信息呈现出来
常用术语
通信的目的是传输：消息（message）
运输消息的实体是：数据（data）
数据的电气或电磁表现：信号（signal），信号根据消息参数取值不同分为：
模拟信号（连续信号）
数字信号（离散信号）
使用时间域：时域
数字信号中代表不同离散数值的基本波形：码元（二进制编码时只有0、1两种取值）
有关信道的几个基本概念
信道：向某一个方向传送信息的媒体，一条通信线路有：发送和接收两个信道
通信双方交互方式：
单向通信（单工通信）：只有一个方向的通信
双向交替通信（半双工通信）：通信双方都能发，但是不能同时发（因而也不能同时接收）
双向同时通信（全双工通信）：双方可以同时发送接收信息
基带信号：来自信源的信号
基带信号往往含有较多低频分量，甚至还有直流分量，导致信道无法传输，因此需要对基带信号进行：调制（modulation），调制有两类：
基带调制（编码）：把数字信号转换成另一种形式的数字信号
常用的编码有：
不归零制：正电平为1，负电平为0
归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0
曼彻斯特编码：
差分曼彻斯特编码：
从信号波形来看，曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高
从自同步能力来看，不归零
带通调制（载波）：把基带信号的频率范围移到较高的频段，并转换为模拟信号（带通信号）
基本的带通调制方法有三种：
调幅（AM）
调频（FM）
调相（PM）
信道的极限容量
概念上，限制码元在信道上传输速率的因素有两个：
信道能够通过的频率范围
码间串扰：接收端收到的信号波形失去码元之间的清晰界限导致无法识别
奈氏准则：带宽W（Hz）的低通信道中，若不考虑噪声影响，码元最高传输速率为2W（码元/秒），若超过此上限，会出现严重的码间串扰
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比
香农公式：描述信道的极限信息传输速率C
W为信道带宽，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内的高斯噪声功率
香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高
意义：
i.奈氏：激励工程人员探索更先进的编码
ii.香农：告诫工程人员不论多复杂的编码都不能突破绝对极限