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物理层任务
物理层考虑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。尽可能屏蔽不同传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层不必考虑网络具体的传输媒体和通信手段是什么。完成传输方式的转换，将并行传输转换为串行传输。
物理层协议也常称为物理层规程。
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。
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。
数据通信系统模型
源系统（发送端）、传输系统（传输网络）、目的系统（接收端）。
源点：产生要传输的数据，又称源站或信源
发送器：编码源点生成的数字比特流，将其转换为模拟信号。典型的为调制器。
接收器：接收传输线路上的模拟信号，并转化为能被目的设备处理的信息，还原出发送端的数字比特流。典型的为解调器。
终点：获取接收器传送来的数字比特流，并将信息输出。又称目的站或信宿。
消息和数据
消息：通信的目的，要传输的内容。话音、文字、图像、视频等。
数据：运送消息的实体，使用特定方式表示的信息，通常是有意义的符号序列。
信号
数据的电气或电磁的表现。分为模拟信号（又称连续信号，消息的参数取值是连续的）和数字信号（离散信号，消息的参数取值是离散的）。
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。
信道
表示向某一个方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
根据通信双方信息交互方式可分为单工通信（只能向一个方向传输）、半双工通信（可双向传输但不可同时发送）和全双工通信（双方可同时发送和接收）
调制
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使能够与信道特性相适应。变换后仍为基带信号（把数字信号转换为另一种形式的数字信号）。通常称之为编码。
带通调制：需使用载波进行调制，将基带信号转换为模拟信号。经载波调制后的信号称为带通信号。
常用编码方式
不归零制：正电平为1，负电平为0；
归零制：正脉冲为1，负脉冲为0；
曼彻斯特编码：周期中心向上跳变（低变高）为0，向下跳变（高变低）为1；具有自同步能力，可以从信号波形本身中提取信号时钟频率；
差分曼彻斯特编码：周期中心处始终有跳变，位开始边界有跳变为0，开始边界无跳变为1。
基本带通调制方法
调幅（AM）：载波振幅随基带数字信号而变化。无载波输出为0，有载波输出为1；
调频（FM）：载波频率随基带数字信号而变化；
调相（PM）：载波初始相位随基带数字信号而变化。相位0度为0，相位180度为1。
限制码元在信道上传输速率的因素
信道能通过的频率范围：高频分量在传输时受到衰减，使接收端收到的信号波形失去码元间清晰界限的现象为码间串扰。奈氏准则规定了信道中传输速率的上限。
信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N。但通常使用分贝(dB)作为度量单位。信噪比(dB) = (dB) 。
奈氏准则
理想低通信道的最高码元传输速率=2W Baud=2W 码元/秒；
理想带通信道的最高码元传输速率=W Baud=W 码元/秒；
其中W指信道带宽，单位为Hz；通常若没有指明为带通信道，则默认为低通信道；若特指了信道的赫兹上下限，则认为此信道为理想信道。
香农公式
信道的极限信息传输速率C = (bit/s)。
信道的带宽或信道中信噪比越大，信息的极限传输速率越高。
香农公式意义：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定存在某种方法实现无差错传输。
传输媒体
也称为传输介质或传输媒介，数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。分为导引型传输媒体（固体媒体）和非导引型传输媒体（无线）。
导引型：双绞线；同轴电缆；光纤；电力线
非导引型：无线电波；微波；红外线
信道复用
使用复用器和分用器实现信道复用技术。
频分复用FDM：各路信号在同样时间占用不同带宽资源；复用用户数增加则复用后的信道总带宽变宽；
波分复用WDM：就是光的频分复用；
时分复用TDM：所有用户在不同时间占用同样的频带宽度，更有利于数字信号传输；复用用户数增加则复用时隙宽度变窄；
统计时分复用STDM：按需动态的分配时隙，可明显提高信道利用率；统计时分复用又称为异步时分复用，普通的称为同步时分复用；
码分复用CDM：当码分复用信道为多个不同地址的用户所共享时，称为码分多址CDMA；每个用户可在同样时间使用同样的频带进行通信；有很强的抗干扰能力；
码分复用原理
CDMA的每个站被指派一个唯一的m bit码片序列，任意两个不同站之间的码片序列都必须正交。
若要发送比特1，则发送m bit码片序列，若要发送比特0，则发送m bit码片序列的二进制反码。在计算时通常将0记为-1，将1记为1。
将接收端收到的码片序列分别与各个站点的码片序列做（内积/m），若结果为1说明该站点发送数据1，结果为-1说明该站点发送数据0，结果为0说明该站点没有发送数据。
信道上常用传输方式
串行传输：一个个比特依次发送，只需一条数据传输线路；
并行传输：一次发送n个比特，需要n条传输线路；
同步传输：数据块以稳定的比特流形式传输，字节间没有时间间隔，接收端在每个比特间实时监测；
异步传输：以字节为特殊的传输单位，字节间时间间隔不是固定的，每个字节前后分别加上起始位和结束位。
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