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计算机网络——物理层
本章先讨论物理层的基本概念，接着介绍有关数据通信的重要概念，以及各种传输媒体的主要特点，但传输媒体本身并不属于物理层的范围。在讨论几种常用的信道复用技术后，对数字传输系统进行简单介绍。最后再讨论几种常用的宽带接入技术。对于已具备一些必 要的通信基础知识的读者，可以跳过本章的许多部分的内容。
本章最重要的内容是:
- 物理层的任务。
- 几种常用的信道复用技术。
- 几种常用的宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx。
基本概念：
物理层考虑的是怎样才能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。在现有的计算机网络中的硬件设备和传输媒体的种类非常繁多，而通信手段也有许多不同方式。物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可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和通信手段是什么。用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure) 。其实物理层规程就是物理层协议。只是在“协议”这个名词出现之前人们就先使用了“规程”这一名词。
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即:
- 机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。
- 电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
- 功能特性 指明某条线上出现的某一电 平的电压的意义。
- 过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
数据在计算机内部多采用并行传输方式。但数据在通信线路(传输媒体)上的传输方式一般都是串行传输 (这是出于经济上的考虑)，即逐个比特按照时间顺序传输。因此物理层还要完成传输方式的转换。
具体的物理层协议种类较多。这是因为物理连接的方式很多(例如，可以是点对点的，也可以采用多点连接或广播连接)，而传输媒体的种类也非常之多( 如架空明线、双绞线、对称电缆、同轴电缆、光缆，以及各种波段的无线信道等)。
本章重要概念：
- 物理层的主要任务就是确定与传输媒体的接口有关的一些特性， 如机械特性、电特性、功能特性和过程特性。
- 一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统。源系统包括源点(或源站、信源)和发送器，目的系统包括接收器和终点(或目的站，或信宿)。
- 通信的目的是传送消息。如话音、文字、图像、视频等都是消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现。
- 根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为模拟信号(或连续信号)和数字信号(或离散信号)。代表数字信号不同离散数值的基本波形称为码元。
- 根据双方信息交互的方式，通信可以划分为单向通信(或单工通信)、双向交替通信(或半双工通信)和双向同时通信(或全双工通信)。
- 来自信源的信号叫做基带信号。信号要在信道上传输就要经过调制。调制有基带调制和带通调制之分。 最基本的带通调制方法有调幅、 调频和调相。还有更复杂的调制方法，如正交振幅调制。
- 要提高数据在信道上的传输速率，可以使用更好的传输媒体，或使用先进的调制技术。但数据传输速率不可能被任意地提高。
- 传输媒体可分为两大类，即导引型传输媒体(双绞线、同轴电缆或光纤)和非导引型传输媒体(无线或红外或大气激光)。
- 常用的信道复用技术有频分复用、时分复用、统计时分复用、码分复用和波分复用(光的频分复用)。
- 最初在数字传输系统中使用的传输标准是脉冲编码调制PCM。现在高速的数字传输系统使用同步光纤网SONET (美国标准)或同步数字系列SDH (国际标准)。
- 用户到互联网的宽带接入方法有非对称数字用户线ADSL (用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造)、光纤同轴混合网HFC (在有线电视网的基础上开发的)和FTTx (即光纤到....)
- 为了有效地利用光纤资源，在光纤干线和用户之间广泛使用无源光网络PON。无源光网络无须配备电源，其长期运营成本和管理成本都很低。最流行的无源光网络是以太网无源光网络EPON和吉比特无源光网络GPON。
后语
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