物理层

物理层必须解决好与比特流的物理传输有关的一系列问题，包括传输介质、信道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的衰减和噪声
以及设备之间的物理接口等。

 

信息是指有用的知识或消息， 计算机网络通信的目的就是为了交换信息。而数据则是
信息的表达方式，其可以是数字、文字、声音、图形和图象等多种不同形式。在计算机系统中，我们统一以
二进制代码表示数据的不同形式。而当这些二进制代码表示的数据要通过物理介质和器件
进行传输时，还需要将其转变成物理信号，信号（Signal）是数据在传输过程中的电磁波
表示形式。

 

信号分模拟信号和数字信号两种

 

数据通信被分为模拟数据通信和数字数据通信

 

信源、信宿和信道

数据的发送方称为信源，而将数据的接收方称为信宿；按传输介质的类型来划分，信源和信宿之间建立一条传送信
号的物理通道，这条通道被称为物理信道，信道被分为有线信道和无线信道；按信道中所传
输的信号类型来划分，信道可被分为模拟信道和数字信道

 

数据通信系统由信源、信宿和信道三部分组成。其中，信源与信宿分别是数据的出发
点和目的地，又被称为数据终端设备(Data Terminal Equipment， 简称DTE)。DTE 通常属
于资源子网的设备，如资源子网中的计算机、数据输入/输出设备和通信处理机等。

 

信号变换器（数模转换）又称为数据线路端接设备(Data Circuit-terminating Equipment，简称 DCE)。DCE 为DTE提供
了入网的连接点，通常被认为是通信子网中的设备

 

在脉冲信号的整个频谱中，从零开始有一段
能量相对集中的频率范围被称为基本频带(base band)，简称基频或基带，基频等于脉冲信
号的固有频率。与基频对应的数字信号称为基带信号

传输介质

有线传输介质：

双绞线按照是否有屏蔽层又可以分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线 （UTP） 。。 STP 由于采用了良好的屏蔽层，
所以抗干扰性较好，但由于价格较贵，因此在实际组网中用的不是很多。双绞线既可以传输模拟信号，又能传输数字信号。

 

光纤是光导纤维电缆的简称，又称光缆。它只能传输光信号。光纤的主要优点是支持极高的频带宽度，数据传输速率高(大于 100Mbps)，衰减极低，传输距离远，且抗干扰能力和保密性能强。但是光纤的线缆成本高并且连接比较复杂。但随着光纤的价格不断降低，其使用范围也越来越广。

 

无线传输介质

如果不使用有线介质，则可以在空间利用电磁波（绍微波、激光或红外线光）直接发送和接收信号

 

多路复用技术

为了提高通信线路传送信息的效率，通常采用在一条物理线路上建立多条通信信道的
多路复用（Multiplexing）技术，多路复用技术使得在同一传输介质上可传输多个不同信
源发出的信号，从而可充分利用通信线路的传输容量，提高传输介质的利用率。

 

常见物理层设备

中继器(repeater)和集线器(hub)，中继器具有对物理信号进行放大和再生的功能，其将

从输入接口接收的物理信号通过放大和整形再从输出接口输出。中继器具有典型的单进单出

结构，所以当网络规模增加时，可能会需要许许多多的单进单出结构的中继器作为信号放大之用。在这种需求背景下，集线器应
运而生。集线器在物理上被设计成集中式的多端口中继器，其多个端口可为多路信号提供
放大、整形和转发功能。集线器常见的端口规格有 4 口、8口、16 口和24 口等。