第二章 物 理 层
内容提要：介绍计算机网络中物理层的基本概念及物理层的常用标准、信道极限
容量的概念，数据传输速率的计算，各种传输媒体的特性，模拟和数字传输技术。
重 点：信道极限容量，模拟和数字传输技术。
2.1 物理层的基本概念
2.2 信道的概念及其极限容量的计算 2.3 传 输 媒 体 2.4 无 线 传 输(自学) 2.5 模拟传输和数字传输 2.6 物理层标准举例（自学）
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第二章 物 理 层
内容提要：介绍计算机网络中物理层的基本概念及物理层的常用标准、信道极限
容量的概念，数据传输速率的计算，各种传输媒体的特性，模拟和数字传输技术。
重 点：信道极限容量，模拟和数字传输技术。
2.1 物理层的基本概念
物理层是OSI的最低层，它建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，为数据链路实体间实现透明的比特(bit)流传送。
“透明”是指某个实际存在的事物看起来好像不存在一样。
“透明的比特流传送”表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，因此，对比特流来说“看不见”这个电路，换一句话说，这个电路对该比特流来说是透明的。
1. DTE和DCE
在计算机网络中常用到DTE和DCE这两个术语。 （1）数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)
指网络中用于处理用户数据的设备，是计算机网络中的数据源和信源。它是资源子网的实体，通常是一台计算机，也可以是I/O设备。虽然DTE有较强的处理能力及一定的发送和接收数字系统的能力，但它所发出的信号通常不能直接送到传输介质上，而是借助于DCE来实现。
（2）数据电路端接设备DCE (Data Circuit Terminating Equipment)
这是介于DTE与传输介质之间的设备，它用于将DTE发出的数字信号变为适合于在传输介质上传输的信号形式，并将它送到传输介质上；反之，又可以从传输介质上接收远方传来的信号，并将它转换为计算机能接收的数字信号形式并送往计算机。例如通过电话线进行计算机通信时所用的调制解调器就是典型的DCE，它可从计算机中接收数字信号，调制为模拟信号并发送到电话线上，在另一端，从电话线上接收到模拟信号经解调后变换为数字信号并送往计算机进行处理。
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2.物理层的任务和目的
物理层是OSI中唯一涉及通信介质的一层，它提供与通信介质的连接，描述这种连接的机械、电气、功能和规程特性，以建立、维护和释放数据链路实体之间的物理连接。物理层向上层提供位(bit)信息的正确传送。
物理层协议定义了硬件接口的一系列标准（相当复杂），它涉及到用什么电压代表“1”，用什么电压代表“0”；一个比特维持多少时间；传输是双向的还是单向的；一次通信中发送方和接收方如何应答；设备之间连接件的尺寸和接头数；每根线的用途等，归结起来，有如下四个特性：
（1）机械特性：主要规定了DTE/DCE接口连接器的尺寸、芯数和芯的安排，连线的根数等。
（2）电气特性：主要规定了每种信号的电平，信号的脉冲宽度，允许的数据传输速率和最大传输距离。
（3）功能特性：规定了接口电路引脚的功能和作用。
（4）规程特性：规定了接口电路信号发出的时序，应答关系和操作过程，如怎样建立和拆除物理层连接，全双工还是半双工等。
2.2 信道的概念及其极限容量的计算
2.2.1 信道的有关概念 1． 信道
（1）信道：是指向某个方向传送信息的媒体（有线电路或无线电路）。
一条通信线路至少包含一条发送信道和（或）一条接收信道。一个信道可以看成是一条电路的逻辑部件。 （2）模拟信道
模拟信号：是指随时间连续变化的信号。如：话音信号、模拟广播电视信号。
模拟信道：是指传输模拟信号的信道。
数字信号：也即离散信号，通常只取有限个离散值。如：计算机通信所采用的二进制代码1和0组成的信号。
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数字信道：是指传输数字信号的信道。
2． 信道的通信方式
根据信号在信道上的传输方向，数据通信方式可分为以下三种方式：
发 送 端 接收端 数 据 发 送 端 接 信 道收端 监 视 信 号 数 据 开 关 接收端 信 道 开 关 发 送 端 监 视 信 号 图2.7(b) 半 双 工 通 信 图2.7 (a) 单 工 通 信 数 据 发 送 端 信 道 监 视 信号 数 据 信 道 监 视 信号 接收端 接收端 发 送 端 图2.7(c) 全 双 工 通 信
（1） 单向通信（单工通信）
单工通信方式使用单工信道(图2.7(a))，数据信号仅沿一个方向流动，没有反方向的交互，发送端和接收端是固定的。无线电广播是单工通信的例子。但在数据通信系统中，接收方要对接收的数据进行检验，检出错误要求发送方重发原信息，对于正确接收的数据也要返回确认信息，因此就必须附有一条控制信道，传送的确认信号、请求重发信号等称为监视信号，如图中所示。
在数据通信系统中，单工通信方式很少采用。 （2）双向交替通信（半双工通信）
半双工通信(图2.7(b))采用半双工信道，数据信号可从A传到B，也可由B传到A，但不能在两个方向上同时进行发送或同时接收。通信的双方都具有发送器和接收器，但信道只能容纳一个方向的传输(例如二线制线路)。由一方发送变为另一方发送就必须改换信道方向。例如，A站把发送器连接到线路上，B站相应地把接收器连接到线路上，A站向B站就可发送数据信息。当B站要发送数据信息时，B站要将接收器与线路断开，把发送器连接到线路上，同时A站相应地
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