物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为通信的主机之间建立，管理和释放物理连接，实现比特流的透明传输（传输单位是比特），保证比特流通过传输介质的正确传输。
物理层屏蔽了物理层采用的传输介质，通信设备和通信技术的差异性，指定不同类型的物理协议，使得数据链路只需要考虑如何使用物理层的服务，而不用考虑物理层采用了那种传输介质。
计算机网路使用的通信线路分为两类： 点-点通信线路：连接两台通信的主机
广播通信线路：一条公共通信线路可连接多个主机
基于这两种线路，物理协议类型可分为两类：
1. 基于点-点通信线路的物理层协议
2. 基于广播通信线路的物理层协议
广播通信线路又分为有线通信线路和无线通信线路两类
（1）有线通信线路的10Base-2，10Base-5，10Base-T，100Base-T，100Base-TX等
（2）无限通信线路的802.11无线局域网标准协议，无线城域网802.16标准协议，以及无线个人区域网802.15.4标准协议
假如发送端发送一个英文单词“NETWORK”，显然在物理层的传输介质中不可能直接传输“NETWORK”。计算机首先要把“NETWORK”（信息）按照ASCII编码转换成二进制代码（数据），然后把二进制代码通过数据信号编码器转换成一种特定的电信号（信号），最后信号由发送端的发送设备通过传输介质发送到接受端计算机。
在传输介质上传输的信号分为2种类型：
1. 模拟信号：电平幅度连续变化的电信号，例如人的语音，电话线路就是用来传输模拟信号的
2. 数字信号：两种不用的电平表示0，1比特序列电压跳变的脉冲信号
调制：将发送端的数字信号变换为模拟信号
解调：将接收端的模拟信号变换为数字信号
按照数据通信使用的信道数，可分为：
1. 串行通信：将一个字符的二进制代码从低位到高位依次传输，需要建立一个信道
2. 并行通信：将一个字符的二进制代码同时通过8条并行的通信信道发送，每次发送一个字符，需要建立8个信道，但造价较高，远程通信一般使用串行通信
按照信号传送方向和时间的关系，可分为：
单工通信：只能一个方向传输，例如寻呼机
半双工通信：双向传送，但一个时间只能一个方向发送信息，例如对讲机
全双工通信：可以同时发送信息，并且双向传送，例如手机
同步技术包括位同步，字符同步
计算机产生的是二进制数字信号，有时候我们的线路是模拟线路不能直接传输数字信号，例如电话线，这时就需要模拟信号和数字信号的转换。
频带传输技术：利用模拟通信信道传输数字信号的方法，这一过程是通过调制器和解调器来完成的。
设模拟信号的正弦信号为：
μ为振幅，ω为角频率，φ为相位，可以通过变化这三个变量，来实现模拟信号信号的编码。
具体的调制方法有以下几个：
振幅键控通过改变振幅μ来表示数字信号的1，0
其表达式为：
u(t) = μ * sin(ω0 t + φ0) ：数字1
u(t) = 0 ：数字0
ASK信号实现容易，技术简单，但是抗干扰能力差
振幅键控通过改变角频率ω来表示数字信号的1，0
其表达式为：
u(t) = μ0 * sin(ω1 t + φ0) ：数字1
u(t) = μ0 * sin(ω2 t + φ0) ：数字0
FSK信号实现容易，技术简单，但是抗干扰能力较强，是最常用的调制方法之一
振幅键控通过改变相位值φ来表示数字信号的1，0，其中用相位的绝对值表示数字信号1，0，称为“绝对调相”；用相位的相对偏移值表示数字信号1，0，称为“相对调相”
绝对调相
其表达式为：
u(t) = μ0 * sin(ω0 t + 0) ：数字1
u(t) = μ0 * sin(ω0 t + π) ：数字0
相对调相
最简单的相对调相是：两信号接口处遇0，相位不变；接口处遇1，相位偏移π
波特率B：即调制速率，指模拟线路信号的速率，以波形每秒的振荡数来衡量
比特率S：即数据传输速率，在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，指每秒钟传送的二进制代码比特数（注意是主机向传输介质发送数据的速率）
例如发送1比特的0，1信号需要1ms，则S = 1 / (1/1000) = 1000bps
波特率B，比特率S，调制相数k的关系：
通常来说，直接以数字信号传输时比较常用的传输技术。在数据通信中，表示数字信号的波形是典型的矩形脉冲信号（就是高电平和低电平）
基带传输技术：在数字信道上直接按照数字信号原有的波形（脉冲形式）在信道上直接传输，不需要调制，但是需要编码和解码。
编码：发送端把二进制代码数据转化为在信道中传输的脉冲信号
解码：接收端把脉冲信号转换回二进制代码数据
数字数据编码的方法有：非归零码，曼彻斯特编码，差分曼彻斯特编码
非归零码比较简单，使用高电平表示1，低电平表示0
但是非归零码的缺点是无法判断一位的开始和结束，使得收发双发无法同步，这时 就引入同步时钟，在发送非归零码的同时，在另一个信道发送同步信号。
曼彻斯特编码的规则
1. 每比特的周期T分为前T/2和后T/2
2. 前T/2传送该比特的反码，后T/2传送该比特的原码（造成该规则是原因是用数据和时钟信号做“异或运算”）
曼彻斯特编码的特点
1. 每个比特中间有一次电平跳变，两次电平的跳变间隔可以为T/2或者T
2. 效率低，如果信号传输速率为100Mbps，则发送时钟信号速率为200MHz
差分曼彻斯特编码的规则
1. 每比特的中间跳变仅用做同步
2. 如果每比特开始处如果发生电平跳变，则表示传输二进制“0”；如果不发生电平跳变，则表示传输二进制“1”
前面说到了数字信号调制为模拟信号，二进制数据编码为数字信号，那么由于数字信号传输失真小，误码率低，速率高，因此在网络中，除了计算机直接产生的数字以外，模拟语音，图像信息的数字化也成了必然的趋势。
脉冲编码调制（PCM技术）： 将模拟信号编码为数字信号
发送端通过PCM编码器将语音信号或图像信号，转换为数字信号，通过通信信道传输到接收端，接收端通过PCM解码器将它还原成语音信号或图像信号
三种调制器的区别：
各种转换技术的区别：
在计算机网络中，传输信道的传输速率一般用 带宽 来表示，带宽和速率的关系可以用奈奎斯特准则和香农定理来解释。
奈奎斯特准则：在有限带宽，无噪声的理想情况下，最高速率和带宽的关系。
最大数据传输速率Rmax， 理想信道带宽B（单位Hz）：
香农定理：有限带宽，有随机热噪声情况下，信道的最大传输速率和信道带宽、信号噪声功率的关系。
最大数据传输速率Rmax， 理想信道带宽B（单位Hz），信噪比S/N：
前面提到的，只是停留在发送主机通过信道发送信号到接受主机，但是实际上不存在这种两台主机直接通过1个信道传输信号的情况，原因有如下两点：
1. 信道的架设费用非常高
2. 带宽会被浪费，例如一条线路的带宽为10Mps，而两台计算机通信需要的带宽为100Kps，如果这两个计算机独占了10Mps的信道，然而却只使用100Kps的带宽，这样会导致带宽浪费
于是，多路复用技术就出现了
多路复用技术：发送端将多个用户的数据通过多路复用器汇集到一条通信线路（这条通信线路的带宽应该尽可能高），发送到接收端，接收端通过分用器把数据分离成各路数据，分发给接收端的多个用户
多路复用技术可以分为四类：
1. 时分多路复用
2. 频分多路复用
3. 波分多路复用
4. 码分多路复用和正交频分复用
时分多路复用将信道用于传输的时间划分为若干个时间片，每一个用户获得一个时间片，用户在其占有的时间片内使用信道的全部带宽
同步时分多路复用：若有n条信道复用一条通信线路，则可把通信线路的单位传输时间分成n个时间片。每个周期内，将第1个时间片分配给第1路信号，将第2时间片分配给第2路信号，依次。
统计时分多路复用：时间片与信道号不存在固定关系，只分配给需要发送数据的信道。例如把T分成4个时间片，第12个时间片给主机A，第34个时间片给主机C
频分多路复用是指在一条通信线路设置多个通信信道，每个信道的中心频率不同，各个信道的频率互不重叠。
光纤通道（fiber optic channel）技术采用了波长分隔多路复用方法，即在一根光纤上复用多路光载波信号。
成千上万的住宅，办公室，家庭和移动终端设备的等接入Internet，不同的设备接入技术也不同。
用户接入分为：家庭接入、校园接入、机关与企业接入
接入技术分为：有线接入、无线接入
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