一，物理层的作用：屏蔽掉各种传输媒体的区别。

物理层的主要任务是描述为确定与传输媒体有关的一些特性：

(1) 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等。

(2) 电气特性：指明接口电缆的各条线上出现的电压的范围

(3) 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。

(4) 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件出现的顺序。

二，数据通信的基础知识

1， 数据通信系统的模型：

一个数据通信系统分为三大部分，即源系统 (或发送端，发送方)，传输系统(或传输网络) 和目的系统(接收端或接收方)。

源点：源点设备产生要传输的数据，也称源站或信源

发送器：通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中传输，典型的发送器就是调制器。

接收器：接收传输系统发来的信号，把它转换成能够被目的系统处理的信息。典型的接收器就是解调器。

终点：终点设备从接收器中获取传送来的数字比特流，然后把信息输出。又称目的站或信宿。

2， 信息系统的一些专用术语

通信的目的是传送消息，数据是运送消息的实体，信号是数据的电气或电磁的表现。

模拟信号 (连续信号)——- 表示消息的参数的取值是连续的。

数字信号 (离散信号)——- 表示消息的参数的取值是离散的。

码元：代表不同离散数值的基本波形

3， 有关信道的几个概念

信道：用来表示向某一个方向传递信息的媒体。

通信方式：

(1), 单向通信 (单工通信)：只能有一个方向的通信，没有反方向的交互。

(2), 双向交替通信 (半双工通信)：通信的双方都可以发送和接收消息，但不能同时发送和接收。

(3), 双向同时通信 (全双工通信)：通信的双方可以同时接收和发送消息。

基带信号：来自信源的信号称为基带信号

基带调制：仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应，变换后的信号仍然是基带信号。

带通信号：使用载波进行调制，把基带信号的频率搬移到较高的频段以便在信道中传输，经过载波调制的信号称为带通信号。

带通调制：使用载波调制的方法称为带通调制

4, 基本的调制方法：

(1), 调幅 AM: 即载波的振幅随基带数字信号而变化

(2), 调频 FM: 载波的频率随基带数字信号而变化。

(3), 调相 PM：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

5，信道的极限容量

数字通信的优点：在接收端只要我们能从失真的波形中还原出原来的信号，那么这种失真对通信就没有影响。

限制码元在信道上的传输速率的因素有两个：

(1), 信道能够通过的频率范围

码间串扰：在接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限

在任何信道中，码元的传输速率是有上限的，传输速率超过此上限就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决 (即识别) 称为不可能。

(2), 信噪比

信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率的比值，记为 S/N，用分贝做单位

信噪比 (dB)= 10log10(S/N)(dB)

香农公式：信道的极限信息传输速率 C=Wlog2(1+S/N);W 为带宽。

香农公式指出：信道的带宽或者信道的信噪比越大，信息的传输速率就越高。

提高传输速率的方法：用编码的方法让每一个码元携带更多的信息。

三，物理层下面的传输媒体

传输媒体：在数据传输系统中在发送器和接收器中间传输数据的物理通路。

分类：导向传输媒体 (如光纤) 和非导向传输媒体(无线网)

1, 导向传输媒体

(1), 双绞线：把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后按照规则的方法绞合起来就构成了双绞线。绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。

屏蔽双绞线：为了提高双绞线的抗电磁干扰能力，可以再双绞线的外面再加上一层用金属丝编织的屏蔽层。

无论哪种类型的线，衰减都随着频率的升高而增大。使用更粗的导线可以降低衰减，但却增加了导线的价格和重量。

(2), 同轴电缆：由内导体铜质芯线 (单股实心线或多股绞合线)，绝缘层，网状编织的外导体屏蔽层，以及保护塑料外层组成。具有很好的抗干扰特性，广泛用于传输较高速率的数据。

(3), 光缆：由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。

单模光纤：光纤的直径小到光的一个波长，则光纤就像波导一样，可以使光一直向前传播，而没有反射。

多模光纤：在一条纤芯中可以存在许多条从不同角度入射的光线，在一条光纤中传播。

2， 非导向传播媒体

微波通信的两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。

四，信道复用技术

1， 频分复用：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中始终占用这个频带，频分复用的用户在同样的时间占用不同的宽带资源。

2， 时分复用：将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每一个时分复用的用户在不用的时间占用同样的频带宽度。

复用器和分用器成对的使用。

3， 统计时分复用又称异步时分复用。对用户的数据进行统计，在一定量之后进行发送。

4， 频分复用和时分复用示意图

5， 波分复用 —- 光的频分复用

6， 码分复用 (码分多址)：每一个用户可以再同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。

7， 扩展知识

xDSL 技术就是用数字技术对现有的模拟电话网用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。

极限传输距离与数据率以及用户线的线径有很大的关系。线越粗，距离越长。

由于用户在上网时主要是从因特网上下载各种文档，而向因特网发送的信息一般都不大，因此 ADSL 把上行和下行做成不对称的。