写在开头：物理层就负责传送比特0和1，
本质上理解物理层就是理解传输介质哪个表示比特0和1，如：高电平表示1、低电平表示0等
物理层主要任务：
- 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置
- 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围
- 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 //核心
- 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序
传输媒体：
传输媒体本质上两个用途：有线连接（网线）和无线连接（WLAN）
用于有线连接：
同轴电缆：旧时代的产物，基本被淘汰
- 两根同心铜导线，双向传输
- 电缆上的多个频率通道
- 带宽可达100Mbps
- 传输距离一般为200米
双绞线：现在多用在用户端；
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后按照一定规则绞合起来就构成了双绞线，这是一种古老且常用的传输媒体
屏蔽双绞线：双绞线plus版本
解决问题:多条线捆在一起可能会互相干扰
增加了金属丝编织的屏蔽层，提高了抗电磁干扰能力
重点：光纤：
光纤很细，因此必须将其做成结实的光缆。一根光缆少则一根光纤，多则可包括数百根
通过减少折射防止数据光的丢失，进行传输。
多模光纤（近、慢、便宜）：
- 由于色散(模式、材料、波导色散)，光在多模光纤中传输一定距离后必然产生失真(脉冲展宽)
- 因此多模光纤只适合近距离传输(建筑物内)
- 发送光源可使用发光二极管(便宜)；接收检测可用光电二极管
单模光纤（更快、更远、更贵）：
- 没有模式色散，在
1.31微米波长附近，材料色散和波导色散大小相等符号相反，两者正好抵消 - 单模光纤适合长距离传输且衰减小，但其制造成本高，对光源要求高
- 发送光源需要使用激光发生器(贵)；接收检测用激光检波器
用于无线连接：（电磁波传输）
传输方式：三种分类
串行\并行传输：
串行传输是指数据是
1个比特1个比特依次发送的，发送端与接收端之间只用1条数据传输线即可
并行传输是指一次发送n个比特而不是一个比特，在发送端和接收端之间要有n条传输线路
ps：
1、过去数据主机内传输多为并行，现在设计的会倾向于串行，因为串行传的少，但速度快，并行传得多，但相互会干扰速度受限。
2、网络多用串行传输。
同步\异步传输：
同步传输：
数据块以稳定的比特流形式传输，字节之间没有间隔。接收端在每个比特信号的中间时刻(有区分0,1的标志)进行检测，以判别接收到的是比特0还是1。
由于不同设备的时钟频率存在一定差异，不可能完全相同，在传输大量数据的过程中，所产生的判别时刻的累计误差会导致接收端对比特信号的判别错位。因此需要采取方法使双方的时钟保持同步
保证同步的方法：
- 外同步：在收发双方之间加一条单独的时钟信号线
- 内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输(如曼彻斯特编码)
异步传输：
以字节为独立的传输单位，字节间的时间间隔不是固定的，接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步，为此通常传送前要在每个字节前后加上起始位和结束位。
单工/半双工/全双工
- 单工通信：通信双方只有一个数据传输方向(无线电广播)
- 半双工通信：通信双方可以相互传输数据，但不能同时进行(对讲机)
- 全双工通信：通信双方可以同时发送和接收消息(电话)
编码与调制：
概念：
编码本质上就是把基带信号转换为电信号
调制本质上就是把基带型号转换为频率去进行传输
常用编码/调制规则：
ps：无论哪种代表比特0和1。其实关键是核心思想，哪种波表示哪种比特其实可以不固定
常用编码规则：
知识回顾：同步的同步问题，下面的设计都有考虑同步问题
不归零编码：
正电平代表比特
1，负电平代表比特0。在整个码元时间内，电平不会出现零电平
外同步法保证同步问题：外同步：在收发双方之间加一条单独的时钟信号线
归零编码：
每个码元传输结束后信号都要"归零"，所以接收方只要在信号归零后进行采样即可，不需要单独的时钟信号。
曼彻斯特编码：
码元的中间时刻既表示时钟，又表示数据。根据正负跳变来区分比特
上图中，箭头的方向表示一种信号
差分曼彻斯特编码：
①跳变仅表示时钟 ②码元开始处电平是否发生变化表示数据。
比曼彻斯特变化少，更适合较高的传输速率
中间阶段必有一次跳变，用于同步问题，然后再每段跳变中间，规定发生电压变换为0/1，不改变电压为1/0
常用调制规则：
调制的规则运用离不开正弦/余弦函数：Y=Asin (ωx+φ) 高中知识点，其中A影响了调幅。
(ωx+φ)影响了调频和调相。
补充：
QAM-16
12种相位- 每种相位有
1或2种振幅可选 - 可以调制出
16种码元(波形)，即16个形状可以用4个二进制位排列组合表示，所以一个码元可以对应4比特 - 码元与
4个比特的对应关系要采用格雷码【任意两个相邻码元只有一位不同】
小思考：为什么相邻的码元只有一位不同？
我的理解是，在数据链路层可以进行但比特纠错，如果出错在一位的情况下也许可以把数据补救回来，（只是我认为）
信道复用技术：
频分复用
- 将整个带宽分为多份，用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。
- 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。
时分复用：
将总的时间分为多分分发给不同的用户使用
波分复用：
注意：波分复用是光的复用。和上面的频分复用不同
码分复用：
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
ps：用户会收集信息判断是不是自己需要的码型
信道的极限容量
通信质量较差的信道在传输信号的过程中会发生严重失真(无法识别原信号)【码间串扰】
失真因素
- 码元传输速率
- 信号传输距离
- 噪声干扰
- 传输媒体质量
奈式准则：
香农公式：
