第二章 物理層
2.1 物理層的基本概念
1.資料在計算機內部多采用並行傳輸方式。但資料在通訊(傳輸媒體)上的傳輸方式一般都是序列傳輸(這是出於經濟上的考慮)。

2.2 資料通訊系統的模型
2.2.1 資料通訊系統的模型
1.一個數據通訊可劃分為三大部分，即源系統(或傳送端、傳送方)、傳輸系統(或傳輸網路)和目的系統(或接收端、接收方)。
2.資料通訊系統的模型

2.2.2 有關通道的幾個基本概念
1.通道一般都是用來表示向某一個方向傳遞資訊的媒體。
2.從通訊的雙方資訊互動的方式分類:單向通訊、雙向交替通訊、雙向同時通訊
3.調製可分為兩大類。一類是僅僅對基帶訊號的波形進行變換，使它能夠與通道特性相適應。變換後的訊號仍然是基帶訊號。這類調製稱為基帶調製。由於這種基帶調製是把數字
訊號轉換為另一種形式的數字訊號，因此大家更願意把這種過程稱為編碼。另一類調製則需要使用載波(正弦波)。
4.常用編碼方式

• 不歸零制 正電平代表1，負電平代表0。
• 歸零制 正脈衝代表1，負脈衝代表0。
• 曼徹斯特編碼 位週期中心的向上跳變代表0，位週期中心的向下跳變代表1。但也可反過來定義
• 差分曼徹斯特編碼 在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邁界沒有跳變代表1。

5.基本的帶通調製方法:將0/1位元表達在正弦波的引數上。

• 調幅(AM) 即載波的振幅隨基帶數字訊號而變化。例如，0或1分別對應於載波或有載波輸出。
• 調頻（F）即載波的頻率隨基帶數字訊號而變化。例如，0或1分別對應於頻率f1或f2。
• 調相（PM）即載波的初始相位隨基帶數字訊號而變化。例如，0或1分別對應於相位0度或180度。

2.2.3 通道的極限容量
1.影響傳輸速率的因素:頻寬、信噪比。
2.具體的通道在一定要求的長度內所能通過的頻率範圍總是有限的。
3.奈氏準則:在任何通道中，碼元傳輸的速率是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現嚴重的碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。
4.奈奎斯特准則: c=2Wlog2(V) (無噪聲的極限)
W:模擬頻寬 V:單波形量化數
5.信噪比就是訊號的平均功率和噪聲的平均功率之比，常記為S/N，並用分貝（dB）作為度量單位。即：

例如，當S/N=10時，信噪比為10dB，而當S/N=1000時，信噪比為30dB。
6.夏農公式:
通道的極限資訊傳輸速率C是

2.3 物理層下面的傳輸媒體
1.傳輸媒體分類:導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體。
在導引型傳輸媒體中，電磁波被導引沿著固體媒體(銅線或光纖)傳播，而非導引型傳輸媒體就是指自由空間，在非導引傳輸媒體中電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。

2.3.1 導引型傳輸媒體
1.雙絞線

• 絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。
• 距離太長時就要加放大器以便將衰減了的訊號放大到合適的數值(對於模擬傳輸)，或者加上中繼器以便對失真了的數字訊號進行整形(對於數字傳輸)。
• 導線越粗，其通訊距離就越遠，但導線的價格也越高。
• 為了提高雙絞線抗電磁干擾的能力，可以在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編製成的遮蔽層。就是遮蔽雙絞線，簡稱為STP。
• 雙絞線的衰弱都隨頻率的升高而增大。

2.光纜

• 光纖通訊就是利用光導纖維(以下簡稱為光纖)傳遞光脈衝來進行通訊。
• 有光脈衝相當於1，而沒有光脈衝相當於0。
• 多模光纖:可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。
• 光脈衝在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真。因此多模光纖只適合於近距離傳輸。
• 若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會產生多次反射，這樣的光纖稱為單模光纖。
• 單模光纖也需要採用中繼器。
• 光纖的優點
  （1）傳輸損耗小，中繼距離長。
  （2）抗雷電和電磁干擾效能好。
  （3）無串音干擾，保密性好。
  （4）體積小，重量輕。
  （5）通訊容量非常大。

3.微波接力通訊的優點

• 微波波段頻率很高，其頻段範圍也很寬，因此其通訊通道的容量很大。
• 微波傳輸質量較高。
• 投資少。

4.微波接力通訊的缺點
（1）相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。
（2）會受到惡劣氣候的影響。
（3）微波通訊的隱蔽性和保密性較差。
（4）要耗費較多的人力和物力。
5.ISM頻段:ISM是Industrial，Scientific，and Medical(工業、科學與醫藥）的縮寫，即所謂的“工、科、醫頻段”。各國的ISM標準有可能略有差別。
6.美國無線區域網使用的ISM頻段

2.4 通道複用技術
1.頻分複用FDM和時分複用TDM
2.複用器和分用器
3.時分複用可能會造成線路資源的浪費
4.統計複用又稱非同步時分複用，而普通的時分複用稱為同步時分複用
5.分碼多重進接CDMA
6.在CDMA中，每一個位元時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片（chip）。
7.兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規格化內積（inner product)都是0：

例如，向量s為（-1-1-1+1+1-1+1+1），同時設向量T為（-1-1+1-1+1+1+1-1)，這相當於T站的碼片序列為00101110。將向量S和T的各分量值代入公式就可看出這兩個碼片序列是正交的。
8.任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規格化內積都是1：

2.5 數字傳輸系統
1.脈衝編碼調製PCM
2.T1速率和E1速率
3.同步光纖網SONET和同步數字系列SDH
4.OC-1: 第1級光載波 STM-1:第1級同步傳遞模組

2.6 ADSL技術
1.非對稱數字使用者線ADSL技術是用數字技術對現有的模擬電話使用者線進行改造。
2.光纖同軸混合網(HFC網)
3.FTTx技術