2.1物理层的基本概念
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
物理层协议的主要任务
机械特性
电器特性
功能特性
过程特性
物理层概述
物理层考虑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
2.2物理层下的传输媒体
导引型传输媒体
同轴电缆
基带同轴电缆（50Ω）
数字传输，过去用于局域网
宽带同轴电缆（75Ω）
模拟传输，目前主要用于有线电视
双绞线
无屏蔽双绞线UTP
屏蔽双绞线STP
绞合的作用
抵御部分来自外界的电磁波干扰
减少相邻导线的电磁干扰
光纤
优点
通信容量大（25000~30000GHz的带宽）
传输损耗小，远距离传输时更加经济
抗雷电和电磁干扰性能好
无串音干扰，保密性好，不易被窃听
体积小，重量轻
电力线
非导引型传输媒体
无线电波
微波
红外线
可见光
2.3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线
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
字节中的每个比特仍然要同步
单向通信（单工）
双向交替通信（半双工）
双向同时通信（全双工）
2.4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
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
曼切斯特编码
差分曼切斯特编码
2.5信道的极限容量
造成信号失真的因素
码元传输速率
信号传输距离
噪声干扰
传输媒体质量
奈氏准则
理想低通信道的最高码元传输速率
理想带通信道的最高码元传输速率
波特率与比特率的关系
$$
码元传输速率又成为波特率，调制速率、波形速率或符号速率。它与比特率有一定的关系。\\
当1个码元只携带1比特的信息量时，波特率（码元/秒）与比特率（比特/秒）在数值上相等\\
当1个码元携带n个比特的信息量时，数值则乘以n\\
$$
注意事项
实际的通信所能传输的最高码元速率，要明显低于奈氏准则给出的上限值
香农公式
信道的极限信息传输速率
$$
c= W \cdot \log_2(1+\frac{S}{N} )\\
c:信道的极限信息传输速率（单位为b/s）\\
W: 信道带宽（Hz）\\
S: 信道内所传输信号的平均功率\\
N: 信道内的高斯噪声功率\\
\frac{S}{N}: 信噪比，使用分贝（dB）作为度量单位。\\
信噪比（dB） = 10 \cdot \log_{10}(\frac{S}{N})\\
$$
