网络体系结构-物理层
前言
计算机网络体系结构
物理层的基本概念
数据通信的基本知识
数据通信系统的基本模型
常用的术语
有关信道的基本概念
物理层下面的传输媒体
导引型传输媒体
双绞线
同轴电缆
光纤通信
非导引型传输媒体
无线电微波通信
多径效应
信道复用技术
频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
宽带接入技术
ADSL技术
ADSL的组成
光纤同轴混合网
HFC网的结构
FTTx技术
前言
计算机网络体系结构
我们知道OSI协会将网络分为7层-物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，但在实际开发中并没有完全采用这个分层结构，而是对这个体系结构进行简化，进而产生了TCP/IP的四层协议体系结构。
产生TCP/IP这个协议栈的原因主要有两点：1、OSI协会将网络分的层数过多，具体实现复杂。2、每个层之间存在功能相同的部分，存在一定的冗余。因此在实践中采用的是TCP/IP这套体系结构，简化实现和代码。
那么先来看看这套体系结构的最底下的一层-物理层吧。
物理层的基本概念
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。
作用：尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异。（对于上层而言）
用于物理层的协议也常称为物理层规程 (procedure)。
物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性。特性包括电气特性、功能特性、机械特性、过程特性。
数据通信的基本知识
数据通信系统的基本模型
常用的术语
消息(Message)：如话音、文字、图像、视频等。
数据 (Data)： 运送消息的实体，有意义的符号序列，比如一段二进制序列或字符串等。
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（Symbol）：在使用时间域（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。 使用二进制编码时，只有两种不同的码元：0 状态，1 状态。
有关信道的基本概念
信道：一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信，没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但双方不能同时发送（当然也就不能同时接收）。
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。
物理层下面的传输媒体
传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
两大类： 1、导引型传输媒体：电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。 2、非导引型传输媒体：指自由空间，非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。
电信领域使用的电磁波的频谱
导引型传输媒体
双绞线
双绞线也叫做网线，它是最常用的传输媒体，绞合度越高，可用的数据传输率越高。
双绞线的种类有很多，但无论是哪种类别的双绞线，衰减都随频率的升高而增大， 双绞线的最高速率还与数字信号的编码方法有很大的关系。
同轴电缆
同轴电缆相较双绞线而言，价格更高但抗干扰性更好，基于抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。
光纤通信
光纤是光纤通信的传输媒体。通过传递光脉冲来进行通信。 其传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
光纤在我们日常中十分常见，比如说光纤入户、电信网主干网络、有线网主干网络等，可见光纤是存在一定优势的。
补充：光纤的优势
(1) 通信容量非常大 (2) 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。 (3) 抗雷电和电磁干扰性能好。 (4) 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。 (5) 体积小，重量轻。
非导引型传输媒体
利用无线电波在自由空间的传播可较快地实现多种通信，因此将自由空间称为“非导引型传输媒体”。
无线电微波通信
特点：在空间主要是直线传播。
多径效应
信号从多条路径按不同时间等到达接收方，多条路径的信号叠加后产生失真的现象。
补充：误码率（即比特错误率）不能大于可容许的范围
信道复用技术
复用 (multiplexing) ：允许用户使用一个共享信道进行通信。
频分复用
划分频带，所有用户在同样的时间占用不同的带宽（即频带）资源。用户分配到带宽后，在通信过程中会独占这个带宽。
时分复用
划分时间，所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。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。
波分复用
划分波长，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
每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。
各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此不会造成干扰。
当码分复用 CDM (Code Division Multiplexing) 信道为多个不同地址的用户所共享时，就称为码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
宽带接入技术
ADSL技术
非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) 技术：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。
ADSL的组成
数字用户线接入复用器 DSLAM，用户线和用户家中的一些设施。
ADSL的最大的好处是可以利用现有电话网中的用户线（铜线），而不需要重新布线，降低经济成本。
光纤同轴混合网
HFC (Hybrid Fiber Coax) 网基于有线电视网 CATV 网。它是把原有线电视网中的同轴电缆主干部分改换为光纤。
HFC网的结构
HFC网的好处是具有双向传输功能，扩展了传输频带
补充机顶盒与电缆调制解调器（set-top box）
机顶盒（set-top box）
连接在同轴电缆和用户的电视机之间。
使现有的模拟电视机能够接收数字电视信号。
电缆调制解调器（cable modem）
将用户计算机接入互联网。
在上行信道中传送交互数字电视所需的一些信息。
不需要成对使用，而只需安装在用户端。
复杂，必须解决共享信道中可能出现的冲突问题。
FTTx技术
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)：在光纤进入用户的家门后，才把光信号转换为电信号，光纤到大楼 FTTB (Fiber To The Building)
以上便是网络协议栈的最底层-物理层的大概讲解，对于物理层大家知道个大概即可，对层次的理解重心不在这个层，而是它的上层，可能以上的讲解不那么全面，但是那句话对物理层了解即可，希望大家包含、有所收获！！