一、物理層

考慮：怎麼樣才能在連線各種 計算機的傳輸媒體上傳輸資料位元流，而不是指具體的傳輸媒體。
主要任務：機械特性、電氣特性、功能特性、功能特性、過程特性。

二、物理層下面的傳輸媒體

（1）分類：導引型傳輸媒體，非導引型傳輸媒體
導引型：同軸電纜、雙絞線、光纖、電力線
非導引型傳輸媒體：無線電波、微波、紅外線、可將光

極低頻-甚低頻：不用於電信通訊

低頻-甚高頻：無線電波，

特高頻-極高頻：微波，
兩種方式：地球表面微波接力和衛星通訊，衛星作為中繼器。

紅外線：點對點無線傳輸，如紅外遙控。

三、傳輸方式

（1）序列傳輸和並行傳輸：
序列傳輸：1位元1位元依次傳送，一條傳輸線路即可
並行傳輸：一次傳送N個位元，所以需要有N條傳輸線路

計算機內部資料傳輸：並行傳輸，
計算機網路中，資料在鏈路上的傳輸是序列傳輸。

(2)同步傳輸和非同步傳輸

（3）單向通訊（單工）、雙向交替通訊（半雙工）、雙向同時通訊（全雙工）
單向通訊：一條通道，只一個方向通訊，如廣播
雙向交替通訊：兩條通道，一個方向各一條，如對講機
雙向同時通訊：兩條通道，一個方向各一條，如打電話

四、編碼與調製

（1）訊息、資料、訊號、編碼、調製
編碼：波形進行變換，數字訊號經過編碼還是數字訊號，
調製：載波調製，把訊號的頻率範圍搬到較高的頻段，數字訊號經過調製變成模擬訊號。

 （2）碼元：在使用時間域的波形表示數字訊號時，代表不同離散數值的基本波形。

（3）傳輸媒體≠通道
單工傳輸，傳輸媒體中包含一個通道，要麼是傳送通道，要麼是接收通道；
半雙工和全雙工傳輸，傳輸媒體包含兩個通道，一條為傳送通道，一條為接收通道。
如果使用通道複用技術，一個傳輸媒體中可包括多個通道。

（4）常用編碼
不歸零編碼：高電平為1，低電平為0
存在同步問題（連續傳送同一訊號，接收端無法準確判斷），需要額外一根傳輸線來傳輸時鐘訊號，使得傳送方和接收方同步。

歸零編碼：每個碼元傳輸結束後要歸零。接收方在訊號歸零後進行取樣即可，不需要單獨的時鐘訊號。相當於把自同步訊號編碼在了資料之內。
問題：自同步，但編碼效率低。大部分頻寬由於傳輸“歸零”而浪費。

曼徹斯特編碼：每個碼元中間時刻進行跳變，如正跳變為0，負跳變表示1。碼元中間時刻的跳變即表示時鐘，又表示資料。
差分曼徹斯特編碼：每個碼元的中間時刻都進行跳變，但依據碼元開始處是否發生跳變來表示1和0，如跳變為0，不跳變為1。跳變只表示時鐘。

四種編碼方法對比；

（5）基本調製方法：
數字訊號通過調製變成了模擬訊號。
調製方法有：調幅，調頻，調相。

使用基本調製方法，一個碼元只包含1bit的資訊，
如何使得一碼元攜帶更多的資訊？使用混合調製，如相位和振幅結合——正交振幅調製AQM。

六、訊號極限容量

(1)訊號經過通道傳授後會發生失真，當失真嚴重時，接收端難以識別1和0，產生碼間串擾。
失真因素有：碼元傳輸速率，訊號傳輸距離，噪聲干擾，傳輸媒體質量。


奈氏準則： 在假定的理想情況下，為了避免碼間串擾，碼元傳輸速率是有上限的。
理想低通訊道的最高碼元傳輸速率=2W Baud=2W 碼元/秒
理想帶通訊道的最高碼元傳輸速率=W Baud =W 碼元/秒
W：通道頻寬（Hz)
Baud:波特，即碼元/秒

碼元傳輸速率又稱為波特率、調製速率、波形速率或符號速率。它和位元率有一定的關係：
    當1個碼元只攜帶1bit的資訊量時，則波特率（碼元/秒）與位元率（位元/秒）在數值上是相等的。
    當1個碼元攜帶n位元資訊量時，則波特率轉換為位元率時，數值要乘以n。
要提高資訊傳輸速率（位元率），就必須設法使沒一個碼元能攜帶更多個位元的資訊。
當時碼元也不能攜帶過多位元資訊，否則難以識別。
由奈氏準則可知，調製速度（碼元傳輸速率）和碼元所攜帶的資訊量會影響資訊傳輸速率。

通道的極限資訊速率還受限於實際訊號在通道中傳輸時的信噪比。
夏農公式——頻寬受限且有高斯白噪聲干擾的通道的極限傳輸速率。

由夏農公式，通道頻寬或通道中信噪比越大，通道的極限傳輸速率越高。
實際通道達到的資訊傳輸速率地域該公式的極限傳輸速率。

在通道頻寬一定的情況下，根據奈氏準則和夏農公式，要想提高資訊的傳輸速率就必須採用多元制（一碼元攜帶更多資訊量的更好的調製方法）
和努力提高通道中的信噪比。