物理层
基本概念
物理层考虑的是如何连接各种计算机的传输媒体上的传输数据比特流而非具体的传输媒体。其作用是要尽可能屏蔽不同传输媒介和通信手段的差异。物理层协议也被称为物理规程
物理层的主要任务
确定传输媒介的接口和某些特性 - 机械特性：接口所用接线器的形状大小、引线数目排列、固定和锁定装置等。 - 电气特性：指明接口电缆的各线上的典雅范围 - 功能特性：指明某条线上电平电压的意义 - 过程特性：指明对于不同功能的各种事件的顺序
数据通信基础知识
数据通信系统模型
一个数据传输系统包括三大部分：源系统、传输系统和目的系统。 
- 数据：
- 信号
- 模拟信号
- 数字信号
- 码元
信道
- 信道
- 单工通信
- 半双工通信
- 全双工通信
基带信号：来自信源的信号，直接来自信源的信号大多都包含很多低频、甚至是直流成分，这对与在信道中传输时极其困难的。因此需要对基带信号进行调制。
调制
- 基带调制：仅对基带信号进行波形变换，使之能够适应信道传输的特性。变换后的信号仍然是基带信号
- 带通调制：使用载波进行调制，将基带信号搬运至较高的频段并转化为模拟信号以便于更好地在信道中传输。经过载波调制后的信号成为带通信号
常用基带调制编码方式
-
不归零制：正电平代表1，负电平代表0 
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归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0 
-
曼彻斯特编码：周期中心向上代表1，周期中心向下代表0
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差分曼彻斯特编码：在每一位的中心始终跳变，开始边界有跳变为0,开始边界无跳变为1
自同步能力：从信号波形本身中提取信号时钟频率的能力
从上述波形可以看到，曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码不仅频率更高，而却都具有自同步能力
带通调制方法
- 调幅（AM）：载波的振幅随几代数字信号而变化
- 调频（FM）：载波的频率随几代数字信号而变化
- 调相（PM）：载波信号的初始相位随基带数字信号而变化
正交振幅调制
为了达到更高的信息传输速率，必须采取技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。
信道极限容量
任何信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来很多干扰。码元传输距离越远、传输媒体质量越差，信道内数据波形失真就越严重。
限制码元在信道上传输的因素主要有以下两方面 - 信道能通过的频率范围 - 信噪比
信道能通过的频率范围
具体的信道所能通过的频率范围是有限的。1942年奈奎斯提出了奈氏准则：嘉定在理想情况下为了避免码间串扰，码原的传输速率上限。
信噪比（SNR）
噪声存在于所有电子设备通信的信道中，噪声随机产生会使得接收端对码元的判决产生错误。
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比常记作S/N，以单位分贝dB作为度量单位
1
RSN (dB) = 10 log_{10}(\frac{S}{N}) (bit/s)
1984年香农用信息论理论推导出带宽受限且高斯白噪音干扰的信道极限、无差错的传输速率：
1
C = W log_2(1 + \frac{S}{N}) (bit/s)
其中W为信道带宽 S为信道内所传信号平均功率
N为信道内噪声功率
香农公式表明：只要信息传输速率低于信道极限信息传输速率就一定可以找到无差别传输的方法。
当信道已经确定，信噪比无法提高，码元传输速率也无法提升，仍有方法提高信息传输速率：让每一个码元携带更多比特的信息量
物理层下的传输媒介
- 引导型传输媒介 固体（铜线、光纤）
- 非引导型传输媒介 自由空间中传播（比如电磁波在大气中传播）
信道复用技术
频分复用、时分复用、统计频分复用
复用是指：允许用户共享一个信道进行通信、降低成本，提高利用率 
频分复用：将一个带宽分成许多频带，用户在通信过程中始终占据着一个频带。所有用户在同一时间可以占据不同的带宽资源。
时分复用：将时间划分成一段登场的时分复用帧，每一个时分复用的用户在每一个时分复用帧中占有固定序号时间。
时分复用可能会造成路线资源浪费
统计时分复用：时分复用帧不固定非配，而是按照需求动态地分配时隙。 
#### 波分复用
波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来成在多个光载波信号 ####
码分复用（CDMA）
各用户使用不同的码型，因此不会彼此干扰。每一个比特码时间划分为m个段的间隔称为码片，每个站都指定一个m
bit的码片序列 - 1发送这个码片序列 -
0发送其反码
每个站分配的码片序列不仅必须不同，而且还要正交
任何一个码片和自己的规格化内积为1,和自己码片反码的向量内积为-1
TODO 题解 |
| ### 数字传输系统 |
TODO |
| ### 带宽接入技术 |
TODO |