Tips:下面最重要的内容是(1)物理层的任务(2)几种常用的信道复用技术(3)几种常用的宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx。
物理层的基本概念
物理层的作用
物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。这样能使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。
所以物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。
物理层的主要任务
主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性。
机械特性 ：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。
电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
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。
过程特性 ：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
数据通信的基础知识
数据通信系统的模型
一个数据通信系统包括三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。可以列举一个具体的模型（两个计算机经过普通电话线的连线，再经过公用电话网经行通信。），示例图如下：
常用术语
数据 (data) —— 运送消息的实体。 信号 (signal) —— 数据的电气的或电磁的表现。 模拟信号 (analogous signal) —— 代表消息的参数的取值是连续的。 数字信号 (digital signal) —— 代表消息的参数的取值是离散的。 码元 (code) —— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。
信道（了解）
什么是信道（channel）？一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
下面我们来看信道的基本方式（从通信的双方信息交互的方式来看），可以有三种基本方式：
（1）单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
（2）双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
（3）双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
信道上传输的是基道信号，但是基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至直流成分，而许多信道并不能传输这些，所以必须进行调制（modulation）。
调制分为两大类：
基带调制：仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号（还是数字信号）。把这种过程称为编码 (coding)。
带通调制：使用载波 (carrier)进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能够更好地在模拟信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道） 。经过调制后的信号为带通信号。
针对基带调制，我们来看下常见的编码方式：
（1）不归零制：正电平代表 1，负电平代表 0。
（2）归零制：正脉冲代表 1，负脉冲代表 0。
（3）曼彻斯特编码：位周期中心的向上跳变代表 0，位周期中心的向下跳变代表 1。但也可反过来定义。
（4）差分曼彻斯特编码：在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表 0，而位开始边界没有跳变代表 1。
这四种编码方式的具体体现如下图所示：
Tips:从信号波形中可以看出，曼彻斯特 (Manchester) 编码和差分曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高。 从自同步能力来看，不归零制不能从信号波形本身中提取信号时钟频率（这叫作没有自同步能力），而曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力。
针对带通调制，我们来看一下它的种类：
（1）调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
（2）调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
（3）调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
同样示意图如下：
Tips:为了达到更高的信息传输速率，必须采用技术上更为复杂的多元制的振幅相位混合调制方法。例如，正交振幅调制（QAM）。
信道的极限容量（了解）
任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或传输媒体质量越差，在信道的输出端的波形的失真就越严重。
从概念上讲，限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：(1)信道能够通过的频率范围。(2)信噪比。
我们只需知道，在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）成为不可能。 如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。
信噪比是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。记为S/N。香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。
物理层下面的传输媒体（略）
信道复用技术
复用 (multiplexing) 是通信技术中的基本概念。 它允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。分为频分复用、时分复用、统计时分复用、波分复用和码分复用。
频分复用 FDM
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TDM
时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM 帧）。每一个时分复用的用户在每一个 TDM 帧中占用固定序号的时隙。 每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是 TDM 帧的长度）。 TDM 信号也称为等时(isochronous)信号。 时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
统计时分复用 STDM
STDM 帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此统计时分复用可以提高线路的利用率。
波分复用 WDM
波分复用就是光的频分复用。使用一根光纤来同时传输多个光载波信号。
码分复用 CDM
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。 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
数字传输系统（略）
宽带接入技术
宽带接入技术可以分为两大类（从宽带接入的媒体来看）。一类是有线宽带接入，另一类是无线宽带接入。由于后者更加的复杂，我们先讨论前者。
ADSL技术
非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。标准模拟电话信号的频带被限制在 300~3400 Hz 的范围内，但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过 1 MHz。 ADSL 技术就把 0~4 kHz 低端频谱留给传统电话使用，而把原来没有被利用的高端频谱留给用户上网使用。
ADSL的特点：上行和下行带宽做成不对称的。（上行指从用户到 ISP，而下行指从 ISP 到用户。 ）ADSL 在用户线（铜线）的两端各安装一个 ADSL 调制解调器。 我国目前采用的方案是离散多音调 DMT (Discrete Multi-Tone)调制技术。
光纤同轴混合网（HFC网）
HFC (Hybrid Fiber Coax) 网是在目前覆盖面很广的有线电视网 CATV 的基础上开发的一种居民宽带接入网。HFC 网除可传送 CATV 外，还提供电话、数据和其他宽带交互型业务。
HFC 网将原 CATV 网中的同轴电缆主干部分改换为光纤，并使用模拟光纤技术。 在模拟光纤中采用光的振幅调制 AM，这比使用数字光纤更为经济。
模拟光纤从头端连接到光纤结点 (fiber node)，即光分配结点 ODN (Optical Distribution Node)。在光纤结点光信号被转换为电信号。在光纤结点以下就是同轴电缆。
要使现有的模拟电视机能够接受数字电视机信号，需要把一个叫做机顶盒（set-top box）的设备连接在同轴电缆和用户的电视机之间。
但为了使用户能够利用HFC网接入到互联网，还需要增加一个为HFC网使用的调制解调器，又称为电缆调制解调器，可以单独安装（如ADSL的调制解调器），也可以内置在机顶盒中。用户只要把自己的计算机连接到电缆调制解调器上，就可以上网了。
FTTx技术
FTTx 是一种实现宽带居民接入网的方案，代表多种宽带光纤接入方式。FTTx 表示 Fiber To The…（光纤到…），例如： 光纤到户 FTTH (Fiber To The Home)：光纤一直铺设到用户家庭，可能是居民接入网最后的解决方法。 光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)：光纤进入大楼后就转换为电信号，然后用电缆或双绞线分配到各用户。 光纤到路边 FTTC (Fiber To The Curb)：光纤铺到路边，从路边到各用户可使用星形结构双绞线作为传输媒体。
参考文献
计算机网络 / 谢希仁编著.——7版