主要功能：提供透明的比特流传输
注意：1.封装好的数据以“0，1”比特流的形式进行传递。
2.物理层的传输不关心比特流携带的信息，只关心比特流的正确搬运
物理层的四大特性：
1.机械特性：指明接口所有接线器的形状、尺寸、引脚数和排列等。
2.电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围。
3.功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
4.规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序（类似于协议）。
物理层上数据的传输：信号（数据的电气或电磁表现）
模拟信号：对应时域的信号取值是连续的。
数字信号：对应时域的信号取值是离散的。
码元：代表不同离散值的基本波形（在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元）。
信号在信道/传输介质上传输：信号在传输的过程中，可以看成由很多不同频率的分量的传输，由于高频分量的不等量衰减，接收方收到的信号是衰减和变形（失真）的，一般来说，从0-fc这一频段，振幅在传输过程中不会明显衰减，fc称为截止频率（单位赫兹）。
物理带宽：传输过程中振幅不会明显衰减的频率范围，单位赫兹。是一种物理特性，通常取决于介质材料的构成、长度、厚度。
数字带宽：单位时间内流经的信息总量。
物理带宽和数字带宽的关系：奈奎斯特定理、香农定理。
奈奎斯特定理（理想信道）：在无噪声信道中，当物理带宽为BHz，信号离散等级为V级，那么该信道能提供的最大传输速率（数字带宽）为
任意一个信号通过一个物理带宽为B的低通滤波器，只要进行每秒2B次的采样就可以完全重构出被滤掉的信号（任何高于2B次的采样都毫无意义）。
香农定理：在噪声信道中，如果物理带宽为BHz，信噪比为S/N，那么最大传输速率（数字带宽）为：
很多情况下，噪声用分贝(db)表示
在信道一定时，物理带宽确定，要想提高最大传输速率（数字带宽），只有增加信噪比。
传输介质
根据是否有形，可分为引导性（有线，包括铜线、光纤等）和非引导性（无线，包括无线电、卫星等）。
引导性传输介质：
1.同轴电缆
基带同轴电缆：50，用于数字传输（屏蔽层为铜）
宽带同轴电缆：75，用于模拟传输（屏蔽层为铝）
2.双绞线
由两根具有绝缘层的铜导线按照一定密度，逆时针绞合而成。可以消除近端串扰。绞距越小、越均匀，抵消效果越好，传输性能越小。
非屏蔽双绞线（UTP）：用于局域网。成本低、尺寸小、便于安装，但易受干扰，传输性能和距离受到绞距的影响。
屏蔽双绞线（STP）：抗EMI、RFI干扰，但成本高、安装不易。
网屏式双绞线（ScTP）：在成本和抗干扰之间做了折中。
直通线：线两头的线序一致（比如连接交换机和PC）。
交叉线：不一致（比如连接两台路由器）。
3.电力线
4.光纤（光导纤维）
由极细的玻璃纤维构成，把光封闭在其中沿轴向进行传播。玻璃覆盖层的折射率比玻璃芯低，以保证光都被限制在玻璃芯内。光纤的工作原理是光的全反射。优点有重量轻、损耗小、不受电磁辐射干扰、传输频带宽、通信容量大，缺点有昂贵、易断裂。通常以光缆的形式存在，主要用于干线。
单模光纤：单一模式传输，激光产生的单束光。
多模光纤：以多个模式同时传输，LED产生的多束光。
光传输系统组成：光源（LED和激光），传输介质（光纤），探测器。
光纤和铜线的比较：光纤带宽高、距离远、损耗低、重量轻、无电磁干扰和射频干扰、防窃听，端口设备昂贵。
选择传输介质：传输速率、成本要求、周围环境、介质间的互操作性和相容性、最优性价比。
复用技术
频分多路复用（FDM）：在干线的起点，信道的频谱被分成若干段（子带），每个用户占用一段来传输自己的信号。到了干线终点，每个子带的信号被单独分离出来给各个用户。相邻用户使用的频带之间通常有一定带宽，以免混淆，这个频段被称为保护带。
正交频分多路复用（OFDM）：可以更好的利用带宽。没有保护带，且子带之间相互重叠，同样的干线可以承载更多的用户。
波分多路复用（WDM）：本质和FDM一样，在光纤上复用信号，按照不同波长分离。当相邻波长间隔很近，子信道数目非常大，即为密集波分多路复用（DWDM）。
时分多路复用（TDM）：在时间上共享信道，将时间分为非常短的时间片。要求时间上必须同步，为了适应时钟的微小变化，可能要求增加保护时间间隔。各用户需要的带宽不均衡，而TDM用户时间片的使用却是一样的，将造成信道的浪费，不高效。
统计时分多路复用（STDM）：动态分配信道，不使用信道的用户不分配，分给有需要的用户使用，利用率可提高2-4倍（按需分配）。通常只在高速远程通信中使用，如ATM，不适用于用户平均使用信道的情况。
码分多路复用技术（CDMA）：一种扩展频谱技术。允许每个站利用整个频段发送信号，且没有时间限制。CDMA的关键在于能够提取出需要的信号，同时拒绝所有其他信号，并把这些信号当做噪声。在CDMA中，每个比特时间被细分成m个更短的时间间隔，这更短的时间间隔被称为码片，通常每个比特被分为64或128个。码片序列是正交的，所以可以同时传输，广泛用于3G网络通信。
调制技术
调制机制使用信号来传输比特。
基带传输：信号的传输占据传输介质从零到最大值的所有频率。直接将数据比特转化为信号。
线路编码（Line Codes）：发送symbols（样本、符号），一个样本可传送一个或多个比特。如，不归零（NRZ，高电平1，低电平0），不归零逆转（NRZI，在比特时间的中间做电压的跳变表示1，无跳变表示0），曼彻斯特（在比特时间中间，电压从高跳变到低表示1，从低跳变到高表示0），双极编码（交替标记逆转AMI，两极电压的交替出现表示1，不出现表示0，实现了信号的平衡），4B/5B（4比特数据被映射为1个5比特模式）
通带传输：通过调节信号的振幅、相位、频率来传输比特。信号占据了以载波信号为中心的一段频带。
将调制模式综合使用，可获得更多的信号模式。可以用信号星座图来表示某种调制方式中信号的呈现模式。
如QAM-16
QAM ——— 正交振幅调制
16 ——— 调制方式中有16种不同振幅和相位的信号组合模式
意味着一个符号可以传输4个比特
码元：承载信息量的基本信号单位。
波特率（或码率）：一秒钟能够发送的码元的个数，代表每秒钟信号变化的次数，也可以叫做符号率，采样率。
比特率：也可叫做位传输率、数据传输速率、数字带宽。
比特率和波特率之间的关系： (C-比特率，B-波特率，n-信号呈现的个数）。
格子架编码调制（TCM）：为了降低高速调制的错误，在每个样本中采用一些额外的位用作纠错，剩下的位才用于传输数据。
公共交换电话网络PSTN
任务：传递人类的语音
计算机网络的目标：传输数据
PSTN的主要构成：
1.本地回路（Local loops）：模拟线路，连接端局和千家万户或业务部门。传输的是模拟信号，通过调制解调器（Modem，猫，用于将计算机产生的数字比特流转变为载波输出（模拟信号））转化数字信号。
光纤到户（FTTH）：光进铜退。
2.干线（Trunks）：数字光纤，连接交换局。多路复用。编解码器（codec，将模拟信号数字化或者反过来，用到脉冲编码调制PCM技术，一种将模拟信号数字化的技术，构成了现代PSTN的核心）
3.交换局（Switching offices）（包括端局）：语音接驳干线的场所。
PSTN的交换技术：
1.电路交换：传统的电话系统。建立一条端到端的通路，数据沿着通道按顺序送达，数据传输完成后，拆除连接
2.包交换（分组交换）：IP电话数据业务。允许包/分组存储在交换局的内存里，限制包/分组的大小，每一个包携带目的地址、信息（独立寻径），每个包可能乱序送达。
两者比较：带宽的分配形式不同（包交换的按需分配，电路交换是提前分配），容错能力的不同（分组交换更强，因为分组交换是独立寻径，当交换设备瘫痪，包可绕道而行，具有更好的容错能力和抗毁性能），有无交换顺序的不同（包交换是乱序到达，电路交换是先发先到，接收方无需排序），收费方法不同（包交换按流量计费，电路交换按时间计费）
物理层设备
被动（无源）部件/设备：插线板、插头、电源、电缆。最重要的是RJ45的插座和水晶头
主动（有源）部件/设备：
1.收发器（Transceiver，MAU）：将一种形式的信号转变成另一种信号，早期是一个外设，现在是网卡上的部件，主要负责收发信号。
2.中继器（Reapter）：主要功能是再生信号（去噪、放大），让线缆可以延伸的更远，突破UTP100米的传输限制。中继器不能过滤（filter，是指设备以一定特征来屏蔽网络流量，并根据标准确定将流量转发或者丢弃）流量，
3.集线器（Hub）：多端口的中继器，主要功能是再生信号（去噪、放大），集线器上的多端口，允许很多设备连上来，作为星型拓扑的中心。不能过滤交通流量。广播（泛洪，从除了来的那个端口外的所有端口转发出去）。
冲突：信号的碰撞。当使用物理层设备时，更多的用户争抢共享资源，导致冲突。冲突的电气表现为电压异常、数据重传。
冲突域：数据包产生和冲突的网络区域，即共享介质的区域。冲突域越大，冲突发生的可能性越大，网络性能越低。
