计算机网络之物理层详细解读（一）

物理层的基本概念

物理层解决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。

物理层的主要任务就是：确定传输媒体的接口的一些特性：

机械特性：例接口形状，大小，引线数目

电气特性：比如规定接口电压范围

功能特性：比如规定-5V代表0，+5V代表1

过程特性：也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤。

码元：一个码元通常表示一个二进制数，携带一比特的信息量，也可以携带N比特的信息量。在使用时域表示数字波形时，代表不同离散数值的基本波形就称为码元，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态，一种代表1状态。

数据通信的基础知识

数据通信系统的模型

信道的几个概念

信道一般表示向一个方向传送信息的媒体，所以，咱们平常说的通信线路通常包括一条发送信道和一条接收信道。

单向（单工）通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。比如广播

半双工通信：通信的双方都可以收发信息，但不能同时接收或者发送。比如对讲机

全双工通信：通信的双方可以同时发送接收信息，比如电话。

基带信号与带通信号

基带信号：就是低频调制信号，来自信源的信号

带通信号：就是高频已调信号，能够方便字信道中进行传输。

注：计算机网络都采用基带传输方式（传输距离较近时）长距离传输时，则使用带通信号进行传输。

对基带信号的一些调制方法

常用编码

最常用的四种编码方式：

在单极性不归零码中以电压A伏为高点平，0为低电平；在双极性不归零码中，以+A为高电平，-A为低电平；这是单双极性的区别。归零和不归零的区别在于，在编码时，归零码在有1的时候会变成高电平，然后维持一段时间又会变为低电平，从图中可以看出来。

曼彻斯特编码：

差分曼彻斯特编码：

两种编码方式的比较：

信道的极限容量

实际在传输信号时，肯定会产生各种各样的失真，当失真程度较小时，尚可在接收端识别出来，当失真严重时，就无法识别了。

信道能够通过的频率范围：

码间串扰：如果信号中的高频分量在传输时受到衰减，那么在接收端受到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭了，每一个码元所占的时间界限也不再是很明确的，而是前后都拖了“尾巴”，这样，在接收端收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限，这种现象叫做码间串扰。

奈氏准则是在理想条件下没有任何电磁干扰的情况下给出的理论

后来，香农给出了在有干扰情况下的传输速率

香农公式

香农公式和奈氏准则的适用范围：

物理层下面的传输媒体

导向传输媒体

双绞线

无屏蔽双绞线UTP

有屏蔽双绞线STP

同轴电缆

50欧同轴电缆，用于数字传输，由于多用基带传输，也叫基带同轴电缆

75欧同轴电缆，用于模拟传输，即宽带同轴电缆

光缆

网线的使用：同种设备用交叉线，不同种设备用直通线！

集线器（Hub）

非导向传输媒体