一、基本概念
物理层要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。
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性，即：
- 机械特性
- 电气特性
- 功能特性
- 过程特性
数据在通信线路（传输媒体）上的传输方式一般都是串行传输（这是处于经济上的考虑），即逐个比特按照时间顺序传输，因此物理层还要完成传输方式的转换。
二、数据通信的基础知识
一个数据通信系统可以划分为三大部分，即源系统（发送端）、传输系统（或传输网络）和目的系统（接受端）。
源系统
- 源点： 产生要传输的数据，例如，从计算机的键盘输入汉字，计算机产生输出的数字比特流。
- 发送器：源点生成的数据比特流要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输，典型的发送器就是调制器或调制解调器。
目的系统
- 接收器：接受传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息，如解调器。
- 终点：从接收器获取传送过来的数字比特流，然后把信息输出，如屏幕。
信号
信号是数据的电气或者电磁的表现
- 模拟信号：或连续信号，代表消息的参数的取值是连续的，如用户家中的调制解调器到电话局之间的用户线上传送的就是模拟信号。
- 数字信号：或离散信号，代表消息的参数的取值是离散的，如用户家中计算机到调制解调器之间。代表不同离散数值的基本波形就称为码元。
信道
一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
- 单向通信：又称单工通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播就属于这种类型。
- 双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（或接受），通常是一方发送另一方接受。
- 双向通信通信：全双工通信。
编码
基本信号（计算机输出的文字或者图片数据）含有较低的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道不能传输这种，所以就必须进行调制。如编码。
常用的编码方式有：
- 不归零制： 正电平代表1 负代表0
- 归零制：正脉冲代表1 负脉冲代表0
- 曼彻斯特编码： 位于周期中心向上跳1，下0
- 查分曼彻斯特比编码： 中心处始终都有变动，在开始边界有跳变0，没变1
调制的方法：调幅（AM），调频（FM），调相（PM）
信道的极限容量
码元传输的速率越高，或者信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传输媒体质量越差，在接受端的波形的失真就越严重。
限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个：
- 信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，超过上限，就会出现严重的码间串扰问题，是接受端识别成为不可能。
- 信噪比：存在与所有的电子设备和通信信道中，是随机产生的，为信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记S/N，单位分贝。
信噪比（DB） = 10 log10(S/N)
香农公式：C = W log2(1+S), C为速率，W为带宽，表明在信道中信噪比越大，极限传输速率就越高
三、物理层下的传输媒体
- 导引型：双绞线、同轴电缆、光缆（光纤由透明的石英玻璃拉成细丝）
- 非导引型：无线传输、短波通信、卫星通信、红外通信和激光通信等。
四、信道复用技术
频分复用
FDM：用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始自终都占用这个频带，即所有的用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
- 技术比较成熟，但不够灵活
- 若每个用户占用的带宽不变，则当复用的用户数增加时，复用的信道的总带宽跟着变宽。
时分复用
TDM：将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每个用户在每一个帧中占用固定序号的时间间隙。
- 技术比较成熟，但不够灵活
- 在不同的时间占用同样的频带带宽
统计时分复用
STDM：一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率。
- 使用STDM帧传送数据，各用户发送的数据到集中器按顺序依次扫描输入缓存，然后在放入STDM帧中。
- 动态分配时间间隙，因此每个间隙中必须含有用户的地址信息，增加了一些开销。
波分复用
WDM：光的频分复用，光纤技术的应用使得数据的传输效率空前提高，使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波，称为波分复用，或密集波分复用（DWDM）
过程：信号->光调制器->复用器->EDFA->分用器->光解调器->信号
码分复用
CDM：或称为码分多址CDMA，每个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，使用经过挑选的不同码型，因此不会造成干扰。
每一个站被指派一个唯一的mbit码片序列。
五、宽带接入技术
本节只讨论有线宽带接入
ADSL技术
非对称数据用户线（ADSL）技术是数字技术对现有的模拟电话线进行改造。
- 数字用户线接入复用器DSLAM，包括ADSL调制解调器。
- 用户线
- 用户家设备
光纤同轴混合网（HFC）
目前覆盖面很广的有线电视网的基础上开发的一种，把原有的同轴电缆主干部分改为光纤。
FTTx技术
- 光纤到户FTTH （fiber to the home）
- 光纤到路边FTTC （fiber to the curb）
- 光纤到小区FTTZ （fiber to the zone）
- 光纤到大楼FTTB （fiber to the Building）
