6.物理层协议
一、物理层的主要功能
物理层提供的服务：
处于网络体系结构中的最底层，向数据链路层提供比特流传输服务
数据链路层通过物理层接口传送比特流数据
将比特流进行编码，信号通过传输介质传输给下一个结点物理层
物理层主要功能：
物理连接的建立、维护和释放
比特流传输
接口特性
机械特性：指明物理接口的形状、尺寸、引脚数、排列等等
电子特性：指明物理层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表表示种意义
规范特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
点-点通信线路物理层协议：
EIA-232-C标准规定了计算机串行通信接口与调制解调器之间物理接口（机械、电气、功能、规程）具体参数与工作流程
家庭接入通过ADSL物理层协议（上行/下行传输速率标准、传输信号编码格式、电平、同步方式、连接接口等内容）
线缆调制解调器（有线电视线缆接入）物理层标准有：“线缆数据业务接口规范DOCSIS”、IEEE802.14物理层标准
广播通信线路物理层协议：
广播通信线路：有线、无线
有线传输介质（以太网802.3协议）包括多个物理层协议
无线局域网（IEEE802.11）物理层标准：跳频扩频、直接序列扩频
无线个人区域网（IEEE802.15.4）物理层标准：无 线信道频段、调制方式、信号编码方式、发射与接收功率、同步方式
数据传输-信号
信号：数据的电气or电磁实现
分类：模拟信号、数字信号
通信系统数据：模拟数据（具有连续变化值，如音频数据）、数字数据（离散值，如0、1比特数）
电信：模拟信号（电平幅度连续变化）、数字信号（离散信号，比特0、1表示不同电平信号）
基带传输
通过数字信道直接传输数字信号
信号的传输占据传输截至从零到最大值之间的全部频率
有线传输介质的常用方法，如以太网IEEE 802.3
频带传输
用调制解调器调节信号的振幅、相位或者频率来传输比特（模拟信号）
信号占据了以载波信号频率为中心的一段频带
无线传输介质的常用方法，如无线局域网IEEE 802.11
数据编码技术
数字信号数据编码
非归零码
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码
模拟信号数据编码
移辐键控ASK
移频键控FSK
移相键控PSK
绝对调相
相对调相
脉冲编码调制
模拟信号数字化，e.g 语音、图像数字化
采样、量化、编码
采样：每隔一段时间，取模拟信号电平
- 采样率：f = 1/T ≥ 2B (B：信道带宽)
小结
物理处于网络体系结构的最底层，向数据链路层提供比特流传输服务
物理层主要功能：
物理连接的建立、维护和释放
比特流传输
物理层上的数据是以信号的方式传输的
数字信号：非归零码为代码，以曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码
模拟信号：移幅键控ASK、移频键控FSK和移相键控PSK
模拟信号转数字信号：脉冲编码调制
数据传输速率的定义
数据传输速率：S=1/T（T发送每个比特所需时间），网络系统的重要性能指标
- 每秒传输数据代码比特数（bit/s,bps）
注意几个点：
指节点向传输介质发送数据速率，即为发送速率
计算速率使用十进制，1kbps = 1000bps ≠ 1024bps（存储计算用的二进制）
比特率B（波特）：用于模拟信号传输（每秒载波调制变化数，1/s）
数据传输速率S（bps）、波特率（baud）的关系
信道带宽和香农定理
香农定理：在有随机热噪声信道中传输数据信号，传输速率为Rmax为：
Rmax=B·log2(1+S/N)（bps）
B:信道带宽（Hz）、S/N：信噪比
香农定理给出有限带宽，有热噪声信道的最大传输速率的极限
说明最大传输速率和带宽之间存在明确关系，可以用“带宽”表示”传输速率“