物理层
一：物理层的基本概念
- 物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流
- 物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么
1.1 传输媒体
- 导引型传输媒体
- 双绞线
- 同轴电缆
- 光纤
- 非导引型传输媒体
- 微波通信（2~40GHz）
1.2 物理层协议的主要任务
- 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
- 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
- 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
二：传输方式
- 串行传输
- 并行传输
- 同步传输
- 外同步：在收发双方之间添加一条单独的时钟信号
- 内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输
- 异步传输
- 字节之间异步（字节之间的时间间隔不固定）
- 字节中的每个比特仍然要同步（各比特的持续时间是相同的）
- 单向通信（收音机）
- 双向交替通信（对讲机）
- 双向同时通信（手机）
三：编码与调制
- 码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形
3.1 常用编码
- 不归零编码（存在同步问题）
- 归零编码（自同步，编码效率低）
- 曼彻斯特编码（码元中间时刻的跳变既表示时钟，又表示数据）
3.2 基本调制方法
3.3 混合调制
四：信道的极限容量
- 在信道带宽一定的情况下，根据奈氏准则和香农公式，要想提高信息的传输速率就必须采用多元制（更好的调制方法）和努力提高信道中的信噪比
- 自从香农公式发表后，各种新的信号处理和调制方法就不断出现，其目的都是为了尽可能地接近香农公式给出的传输速率极限
五：信道复用技术
5.1 基本原理
- 复用就是在一条传输媒体上同时传输多路用户的信号
- 当一条传输媒体的传输容量大于多条信道传输的总容量时，就可以通过复用技术，在这条传输媒体上建立多条通信信道，以便充分利用传输媒体的带宽
- 尽管实现信道复用会增加通信成本，但如果复用的信道数量较大，还是比较划算的
5.2 常见的信道复用技术
5.2.1 频分复用FDM
- 频分复用的所有用户同时占用不同的频带资源并行通信
5.2.2 时分复用TDM
- 时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带
5.2.3 波分复用WDM
- 根据频分复用的设计思想，可在一根光纤上同时传输多个频率相近的光载波信号，实现基于光纤的频分复用技术
5.2.4 码分复用CDM
- 如果有两个或多个站同时发送数据，则信道中的信号就是这些站各自所发送一系列码片序列或码片序列反码的叠加。为了从信道中分离出每个站的信号，给每个站指派码片序列时，必须遵循以下原则
- 分配给每个站的码片序列必须各不相同，实际采用伪随机码序列
- 分配给每个站的码片序列必须相互正交，即各码片序列相应的码片向量之间的规格化内积为0
