物理层的作用：屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异，使物理层上的数据链路层感觉不到这些差异（透明的传输比特流）
基带信号：将数字信号0和1直接用两种不同的电压表示，然后传输到数字信道上去传输，称为基带传输
带宽信号：将基带信号调制后形成模拟信号，然后再传送到模拟信道上去传送，称为带宽传送。
数据传输方式：
通信方式：同步通信、异步通信
同步通信：要求接收端和发送端的始终频率相同，传输单位时比特；
异步通信：发送数据以字节为单位，对字节的起始和终止各添加一个比特，共10比特。
同步通信技术复杂，价格昂贵，效率高；异步通信开销大，价格低廉。
比特率：又称为信息传输速率，表示单位时间内数字所传输的二进制码元的个数，即比特数。单位是bit/s
波特率：又称为码元传输速率，单位时间内通信系统所传输的码元个数，单位是波特（Baud）
码元和比特的关系：每比特只能表示两种信号的变化（0或1），可以看成是二进制；每个码元只能携带1bit的信息，所以再数量上比特率和波特率是相等的。也可以通过让一个码元携带更多的比特，来提高传输速率。
奈奎斯特定理：又称为采样定理。将模拟信号转换成数字信号时，假设原始信号中的最大频率为f，那么采样频率f采样必须大于或等于最大频率f的两倍，才能保证采样后的数字信号完整保留原始信号的信息。
码间串扰：具体的信道所能通过的频率范围总是有限的（因为具体的信道带宽是确定的），所以信号中大部分高频分量就过不去，这样在传输过程中就会衰减，导致在接收端收到的信号的波形就失去了码元之间的清晰界限，这种现象就叫做码间串扰。
奈奎斯特在采样定理和无噪声基础上提出奈奎斯特定理：Cmax=f采样*log2 N =2f*log2N(bit/s)
f表示理想低通信道的带宽；N表示每个码元的离散电瓶数目，只要N足够大，即编码足够好，使得一个码元携带无穷个比特，那么最大数据传输速率Cmax就可以无穷大
香农定理：
Cmax=W*log2（1+S/N）（bit/s）
W为信号的带宽，S/N为信噪比
注意：要使信息的极限传输速率提高，必须提高信道的带宽或信道中的信噪比。
奈奎斯特定理指出码元传输速率是受限的；香农公式给出信息传输速率的极限。
调制：将模拟数据与数字数据（统称为数据）转换为模拟信号的过程可称为调制
编码：将模拟数据或数字数据转换为数字信号的过程称为编码。
调制的两种方式：
带通调制：将基带信号的频率范围搬到较高的频段以便在信道中传输（把矮个子变高）
基带调制：给基带信号的低频成分改变波形，使之适应信道的特性。（换件西装）
编码的三种方式：
（1）非归零码（NRZ）：用低电平表示0，高电平表示1；或者反过来。缺点是无法一个码元的开始和结束，收发双方难以保持同步。其中一类NRZ-1编码：电平的一次反转表示电平的逻辑0，与前一个NRZ-1电平相同的电平表示电平逻辑1.
（2）曼切斯特编码：每个码元分成2个相等的间隔，前一个间隔为高电平而后一个为低电平表示码元1，码元0正好相反。特点是将每个码元的中间跳变作为收发双方的同步信号，无需额外的同步信号，但是所占的频带宽度是原始基带宽度的两倍。
（3）差分曼切斯特编码：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样；若码元为0，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。每个码元的中间都有一次电平的跳转。
数据的传输方式：
（1）电路交换
在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路
（2）报文交换
数据交换的单位是报文，报文携带有目的地址、源地址等信息。报文交换在交换结点采用存储转发的传输方式。
（3）分组交换
分组交换仍采用存储转发存储方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源地址、目的地址和编号信息）逐个发送出去。
分组交换分为数据报与虚电路：
数据报：无连接；每个分组需要包含完整的源地址和目的地址
虚电路：面向连接；每个分组包含一个虚电路号
传输介质：
导向性传输介质：
- 双绞线：无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线（外加金属丝编制的屏蔽层）
（2）同轴电缆：50Ω同轴电缆用于传输基带数字信号，又称为基带同轴电缆
75Ω同轴电缆主要用于传输带宽信号，又称为带宽同轴电缆。
（3）光纤：单模光纤（适合远距离传输）、多模光纤（适合近距离传输）
非导向性传输介质（在自由空间中资源传播，例如红外线、微波）
物理接口的特性：
- 机械特性：指明接口的形状、尺寸、引线数目和排列等
- 电气特性：电压范围，即何种信号表示0和1
- 功能特性：接口部件的信号线的用途（数据线、控制线、定时线等）
- 规程特性：物理线路上对不同功能的各种可能事件的出现顺序，即时序关系。
物理层设备
（1）中继器：将已经衰减的不完整的信号经过整理，重新产生出完整的信号再继续发送。
（2）集线器：多端口的中继器