2.1 物理层的基本概念

1.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。

2.物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。

3.用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。

4.物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。

机械特性 ：指明接口所用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：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表示何种意义。

过程特性 ：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

5.物理层标准实例

常见的物理层的标准有：

RS-232C、RS-422、RS-423、RS-449，CCITT X.21等。

其中最著名和广泛采用的是RS-232C。

2.2 数据通信的基础知识

2.2.1 数据通信系统的模型

一个数据通信系统包括三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。

常用术语

消息(message) ——要表达的内容和意思

数据 (data) —— 运送消息的实体。

信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。

模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。

数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。

码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

2.2.2 有关信道的几个基本概念

信道 —— 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。

单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。（广播、电视信号）

双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。（对讲机）

双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。 （电话，计算机网络）

基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制 (modulation)。

调制分为两大类：

基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号。把这种过程称为编码 (coding)。

带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道） 。

带通信号 ：经过载波调制后的信号。

(1) 常用编码方式

不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。

归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。

曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。

差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。

(2) 基本的带通调制方法

基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制 (modulation)。

最基本的二元制调制方法有以下几种：

调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。

调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。

调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。

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