物理層

重要內容

1、物理層的任務。

2、幾種常用的通道複用技術。

3、幾種常用的寬頻接入技術，主要是ADSL和FTTx。

物理層的基本概念

物理層的作用是要儘可能地遮蔽掉這些傳輸媒體和通訊手段的差異，是資料鏈路層感覺不到這些差異。

特性：

1、機械特性：指明介面的形狀和尺寸、引腳數目等。

2、電氣特性：指明介面電纜各條線上出現的電壓範圍。

3、功能特性：指明某一條線出現的某一電平的電壓的意義。

4、過程特性：指明不同功能的各種可能事件的出現順序。

資料通訊

資料通訊系統可劃分為三大部分：源系統(或傳送端、傳送方)、傳輸系統(或傳輸網路)、目的系統(或接收端、接收方)。

源系統包括：源點、傳送器

目的系統包括：接收器、終點。

通訊目的是傳送訊息。資料是運送訊息的實體。訊號則是資料的電氣或電磁的表現。

訊號分為：模擬訊號(或連續訊號)、數字訊號(或離散訊號)。

通道

通訊雙方資訊互動的方式來看，可有三種基本型別：單向通訊(單工通訊)：只有一個方向的互動，不能進行反方向；雙向交替通訊(半雙工通訊)：雙方都可傳送資訊，但不能同時傳送；雙向同時通訊：通訊雙方可同時傳送和接收。

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：向上跳變代表0，向下跳變代表1

差分曼徹斯特編碼：每一位中心始終有跳變。位邊界有跳變代表0，沒有跳變代表1.

基本的帶通調製方法

調幅、調頻、調相。

更復雜的調製方法如正交振幅調製。

限制碼元在通道上的傳輸速率的因素：

通道能夠通過的頻率範圍：在任何通道中，碼元的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稱為不可能。

信噪比：訊號的平均功率和噪聲的平均功率之比。

夏農公式表明，通道的頻寬或通道的信噪比越大，資訊的極限傳輸速率就越高。

物理層下的傳輸媒體

傳輸媒體分為兩大類，導引型傳輸媒體和非導引型傳輸媒體

導引型傳輸媒體

雙絞線：通訊距離一般幾到十幾公里。價格便宜，效能也不錯。

同軸電纜：有很好的抗干擾特性，廣泛用於資料較高速率的傳輸。

光纜：傳輸頻寬遠遠大於目前其他傳輸媒體的頻寬。通訊容量非常大。

非導引型傳輸媒體

無線、紅外、大氣鐳射

無線通道，無線傳輸。

短波通訊；無線電微波通訊；衛星通訊；

通道複用技術

進行通訊時，複用器總是和分用器成對地使用。

頻分複用：頻分複用的所有使用者在同樣的時間佔用不同的頻寬資源。

時分複用：時分複用的所有使用者是在不同的時間佔用同樣的頻頻寬度。統計時分複用是對時分複用的改進，能明顯提高通道的利用率。

波分複用：就是光的頻分複用。

碼分複用：由於各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各使用者之間不會造成干擾。有很強的抗干擾能力，其頻譜類似於白噪聲，不易被敵人察覺。

數字傳輸系統

使用者到網際網路的寬頻接入技術有非對稱數字使用者線ADSL(用數字技術對現有的模擬電話使用者進行改造)、光纖同軸混合網HFC(在有線電視網的基礎上開發的)和FTTx（即光纖到……）

早期數字傳輸系統的缺點：速率標準不統一；不是同步傳輸。

寬頻接入技術

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。

ADSL不能保證固定的資料率。

ADSL的接入網由三部分組成：數字使用者線接入複用器DSLAM，使用者線和使用者家的一些設施。

ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的使用者線，而不需要重新佈線。

FTTx技術

光纖到戶FTTH

為了有效地利用光纖資源，在光纖幹線上和使用者之間廣泛使用無源光網路PON。無源光網路無須配備電源，其長期運營成本和管理成本很低。最流行的無源光網路是乙太網無源光網路EPON和吉位元無源光網路GPON。