物理层

物理层
2.1、物理层的基本概念
物理层考虑的是怎么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。

2.2、物理层下面的传输媒体
2.2.1、导引型传输媒体
在导引型传输媒体中，电磁波被导引沿着固体传播媒体传播。

同轴电缆

模拟传输，主要用于有线电视

同轴电缆价格较贵且布线不投灵活和方便，随着集线器的出现，在局域网领域基本上都是采用双绞线作为传输媒体。

双绞线
双绞线是最古老又常用的传输媒体。也就是生活中最常见的网线。

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

每一根光纤是非常细的，因此需要将他做成很结实的光缆，一根光缆少则只有一根光纤，多则可能有数十根甚至数百跟光纤。 光纤的芯非常细。

光纤的优点：

通信容量大（25000~30000GHz的带宽）
传输损耗下，远距离传输时更加经济
抗雷电和电磁干扰性能好。这在大电流脉冲干扰的环境下尤为重要
无串音干扰，保密性好，不易被窃听
体积小，重量轻
光纤的缺点：

割接需要专用设备
光电接口价格较贵
光在光纤中传输的原理

当光从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角。
因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光碰到包层使，就会反射会纤芯。
电力线

2.2.2、非导引型传输媒体
常见的非导引型传输媒体

无线电波
无线电波用于国际广播、海事和航空通讯等。

微波

红外线
利用红外线传输数据，例如电视遥控等。

点对点无线传输。

直线传输，中间不能有障碍物，传输距离短，传输速率低。

可见光
LIFI，可以实现使用可见光通信，但是目前还在实验室阶段。

2.3、传输方式

2.4、编码与调制

编码：在不改变信号性质的情况下仅对数字基带信号的波形进行变换

调制：把数据基带信号的频率范围，搬移到较高的频段，并转换为模拟信号

常用编码

基本调制方法

调幅： 对基带信号的波幅进行调整，例如将上图的1信号波幅进行改变，在接收方读取时有载波输出为1.

调频： 对基带信号频率进行调整，例如将0信号调制为频率f1，1信号调制为频率f2。

**调相： **对基带信号相位进行调制，例如将0信号的初相位调整为0度，1信号的初相位调整为180度。

使用基本调制方法，1个码元只能包含1个比特信息。

如何能使1个码元包含更多比特信息？

混合调制

因为频率和相位是相关的，即频率是相位岁时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位两个中的一个。

通常情况下，相位和振幅可以结合起来一起调制，称为正交振幅调制QAM。

QAM-16

12种相位
每种相位有1或2种振幅可选
可以调制出16种码元（波形），每种码元可以相应表示4个比特
码元与4个比特的对应关系采用格雷码，即任意两个相邻码元只有1个比特不同

2.5、信道的极限容量

在信道带宽一定的情况下，根据奈式准则和香农公式，要想提高信息的传输速率就补习采用多元制（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。