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
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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
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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）
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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）
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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