物理层
写在前面：这两天状态好差，早早起床了却学不进去……不知道怎么了
从这章开始，我还会结合王道上的一部分内容进行整理，所以今天不准备一口气把物理层的东西全搞完，能搞完前两部分就不错了。
物理层基本概念
位置：网络体系结构中的最底层
功能：在连接各计算机的传输媒体上传输数据比特流
作用：尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异
机械特性：定义接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等
电气特性：规定了各条信号线的电气连接及其电路特性。如发送信号电平、发送器和接收器的输出阻抗、平衡特性等。
功能特性：描述接口执行的功能，规定接线器的每一个引脚（针，pin）的作用。
关于功能特性，我还是给张图片作为例子吧。
过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
物理层常用标准：
点对点：EIA RS-232-C; EIA RS-449
广播通信线路：以太网（传统代表：IEEE 802.3，10BASE-T）、高速以太网、无线局域网
数据通信基础
主要内容，其实就是研究信号在通信信道上传输时的数学表示及其所受到的限制。
傅里叶分析：在网络通信中，信息是以电磁信号（或简称信号）的形式传输的。可以根据时域观把其表示为关于时间的函数；也可以根据频域观表示为关于频率的函数。
基本频率：当一个信号的所有频率成分是某一个频率的整数倍时，该频率被称为基本频率。
傅里叶分析：（这部分属于是大一微积分知识了）
频谱（spectrum）：一个信号所包含的频率的范围
信号的主要能量集中的有效频带称为有效带宽，简称带宽。 带宽↑ 信息承载能力↑
信号在信道上传输时的特性：
- 对不同傅立叶分量的衰减不同，引起输出失真
- 信道有截止频率fc, 0 ~ fc的振幅衰减较弱，fc以上的振幅衰减厉害，这主要由信道的物理特性决定，0 ~ fc是信道的有限带宽
- 实际使用时，可以接入滤波器，限制用户的带宽
- 通过信道的谐波次数越多，信号越逼真
能通过信道的最高次谐波数目为：N = fc/ f1
无噪声有限带宽信道的最大数据传输率公式（奈奎斯特）：最大数据传输率= 2Hlog2V (bps)
其中H是带宽，V是电平层级数目。
Symbol rate与Data rate ： DR = SR * bits per symbol
奈奎斯特的扩展：香农
随机噪声出现的大小用信噪比（信号功率S与噪声功率N之比）来衡量，10log10(S/N)，单位：分贝
带宽为H 赫兹，信噪比为S/N的任意信道的最大数据传输率为：Hlog2(1 + S/N) (bps)
但这个式子其实是上限，难以达到。
信息的其他概念：一条消息包含信息的多少称为信息量，一条消息所荷载的信息量等于它所表示的事件发生的概率p的倒数的对数（-log(a)p）。单位：比特（a=2），奈特（a=e）
数据通信系统模型图：
五个概念：通信、消息、信息、数据、信号
通信是在源点与终点之间传递消息或者信息，但信息和消息有着不同的概念
消息是指能向人们表达客观物质运动和主观思维活动的文字、符号、数据、语音和图像等。两个特点：能被双方理解、可以互相传递
信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容。消息是信息的载体，消息中可能含有信息
数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数字、字母、文字等符号及其组合的原始表达
信号是消息的载体
传输方式：数字通信、模拟通信（由信号区别）
串行/并行、点到点/点到多点、单工/半双工/全双工、基带/频带
关于单双工：
- 单工：指两个站之间只能沿一个指定的方向传送数据信号
- 半双工：指两个站之间可以在两个方向上传送数据信号，但不能同时进行，又称“双向交替”模式，发/收之间的转向时间为20～50ms
- 全双工：指两个站之间可以在两个方向上同时传送数据信号
基带传输不搬移信号频谱，而频带传输为了适应信道的频率特性进行信号频谱的搬移
数据编码技术：
不归零（NRZ）编码：用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”，低电平表示“0”，高电平表示“1”。缺点：容易产生传输错误
曼彻斯特编码：每一位中间都有一个跳变，从低跳到高表示“0”，从高跳到低表示“1”。每位中间的跳变即可作为数据，又可作为时钟，能够自同步。
差分曼彻斯特码（Differential Manchester）：每一位中间都有一个跳变，每位开始时有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。位中间跳变表示时钟，位前跳变表示数据。优点：时钟、数据分离，便于提取
编码技术示例：
频带传输
指在一定频率范围内的线路上，进行载波传输。用基带信号对载波进行调制，使其变为适合于线路传送的信号。
调制（Modulation）：用基带脉冲对载波信号的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化
解调（Demodulation）：调制的反变换
调制解调器MODEM（modulation-demodulation)：传说中的”猫“，现在这玩意应该少见了。
三种调制技术：调幅、调频、调相，顾名思义。
如何实现：In-phase and quadrature信号，I路，Q路。改变IQ信号的振幅实现调制。
QAM：m相位，n振幅，B为波特率。则传输速率R=Blog（mn）底为2
传输介质
可分两大类：
导引型传输介质：指电磁波被导向沿着某一媒体传播，包括双绞线、同轴电缆、电力线和光纤等
非导引型传输介质：指电磁波在大气层、外层空间或海洋中进行的无线传播，包括•-短波传输、地面微波卫星微波、光波传输等
导引型传输介质示例：
磁介质：磁盘嘛，这个最常见。也属于导引型传输介质。
双绞线：本质上是有绝缘保护层的两根铜导线。适用于模拟传输或数据传输，通信距离一般为几到几十公里。种类：UTP、FTP、SFTP、STP
同轴电缆：寿命长、容量大、传输稳定、外界干扰小、维护方便等优点；按特性阻抗的不同，分为基带同轴电缆（50Ω，1km，10mb/s）和宽带同轴电缆（75Ω，100km，300-400Mhz）
光纤：单模光纤：指纤芯中仅传输一种最低模式的光波。多模光纤：近距离传输
光纤的优点：体积小、重量轻、传输损耗小、抗干扰能力强、无串音干扰。
电力载波：电力系统特有的通信方式。按结构形式的不同，输电线路分架空输电线路和电缆线路。
非导引传输介质示例：
电磁波谱：
（这部分是真的不知道能写什么了，考试总不能考我介质的频率吧，看了看王道上也基本没啥）
短波传输（无线电波）：短波是指以波长为100m～10m（或频率为3～30MHz）的电磁波
短波存在于电离层中。 多径传播，多晶时散，为了保证传输质量，往往采用限制数据传输速率的措施。
散射传输（无线电波）：散射通信是指利用大气层中传输媒体的不均匀性对无线电波的散射作用进行的超视距通信。包括对流层散射通信、电离层散射通信和流星余迹散射通信。
地面微波：多路复用、射频工作和中继接力是地面微波传输的三个最基本的工作特点。
光波传输：按照光源特性的不同，分为激光通信和非激光通信；
按照传输媒体的不同，分为大气激光通信（语音、数据、图像）和光纤通信；
按照传输波段的不同，光波通信分为可见光通信、红外线通信（遥控器）和 紫外线通信。
红外线是不可见光，其波长范围760nm~4.0*10^5nm。
可见光通信的优点
可见光方向性好，可用来高精度市内定位，保密性强
速度高，最高传输速率达Gbps级
抗干扰，抗复杂电磁干扰
多功能合一，具备照明、通信、传感、显示等功能一体化
那第二天就到这了，其实物理层最关键的部分还没讲，但是我想摆了，周末再说。
