OSI物理層將代表數(shù)據(jù)鏈路層幀的比特編碼為信號并通過物理介質(zhì)——銅纜、光纖、和無線介質(zhì)，用于連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備—傳輸和接收這些信號。

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進入物理層的數(shù)據(jù)鏈路層幀包含著代表應(yīng)用層、表示層、會話層和傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層信息的比特串。這些比特依照所使用的特定協(xié)議和應(yīng)用的要求而組織其邏輯次序。通過如銅纜、光纖和空氣等介質(zhì)傳輸。物理介質(zhì)將產(chǎn)生電壓、光或無線電波等信號，從一臺設(shè)備傳輸?shù)搅硪慌_設(shè)備。有可能很多協(xié)議的數(shù)據(jù)流共享此介質(zhì)，也可能產(chǎn)生物理畸變。物理層設(shè)計的重要內(nèi)容就是減少過載及干擾的影響。

為了使數(shù)據(jù)鏈路層幀通過物理介質(zhì)傳輸，物理層對數(shù)據(jù)形式的邏輯幀進行編碼以使在介質(zhì)另一端的設(shè)備可以識別。設(shè)備可以是轉(zhuǎn)發(fā)幀路由器或其他目的設(shè)備。

通過本地介質(zhì)傳輸幀需要以下一些物理層要素：

• 物理介質(zhì)和關(guān)聯(lián)的連接器

• 在介質(zhì)上表示比特

• 數(shù)據(jù)編碼和控制信息

• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的發(fā)送器和接收器電路

信號經(jīng)介質(zhì)傳輸后，被解碼為代表數(shù)據(jù)原始格式的比特形式，并封裝稱為完整的幀送給數(shù)據(jù)鏈路層。

主要的介質(zhì)以及其使用的信號類型：

物理層信號和編碼：

在計算機通信中，傳送的信息都為二進制形式的數(shù)字邏輯。物理層的任務(wù)之一就是將邏輯信息轉(zhuǎn)換為物理能量的形式。當(dāng)在物理介質(zhì)上傳輸時，信號用來表示二進制代碼。

利用信號在物理介質(zhì)上表示二進制位有許多不同的方法。每種方法都在稱為比特時間的特定時間段內(nèi)轉(zhuǎn)換為能量脈沖的方法。比特時間是指OSI第2層網(wǎng)卡產(chǎn)生一個比特的數(shù)據(jù)并將其作為信號送到介質(zhì)上的時間。對接收者而言，在比特時間內(nèi)信號一致存在并顯示為一個比特值。比特時間內(nèi)的信號類型依賴于所使用的信號方法。

三種信號特征可以表示被編碼的比特：

• 幅度

• 頻率

• 相位

幅度是信號周期的一個特征變量，幅度的峰值表示1，幅度的谷底表示0

兩種最常用的信號方法是：

• 不歸零(NRZ)

• 曼徹斯特編碼

NRZ采用在一個比特時間內(nèi)的抽樣電壓表示1或者0，低電壓代表0，而高電壓代表1 實際電壓值根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同而不同。

NRZ，沒有恒定的零電壓，有時為了與其他設(shè)備同步要有附加的信號。恰恰是這些附加的信號限制了NRZ的效率，如果有電磁干擾存在也容易發(fā)生畸變。效率不高的NRZ只能用在低速鏈路上。

曼徹斯特編碼是一種在每個比特時間中間尋找電壓變化信號的方法。在比特時間內(nèi)電壓值從低到高跳代表1，從高到低跳代表0 當(dāng)有重復(fù)的比特值，也就是連續(xù)的0或者1時，轉(zhuǎn)換將在比特時間的邊界發(fā)生，重復(fù)的升高或降低將發(fā)生在比特時間的中間。

曼徹斯特編碼是 10BASE-T 以太網(wǎng)的信號標(biāo)準(zhǔn)(10Mbit/s)。更高速的鏈路需要其他標(biāo)準(zhǔn)。

比特分組

當(dāng)有很多信號沿介質(zhì)進行傳輸時，就需要一種方法定義物理層信號使接收設(shè)備能確認那些信號是重要的、需要引起注意的。添加信號模式來標(biāo)明重要的信號傳輸是物理層的解決方案。

在高速網(wǎng)絡(luò)中，代碼分組變得更加重要，因為這些網(wǎng)絡(luò)更容易出錯。代碼組是預(yù)定義的一組比特用來表示一組更大的數(shù)據(jù)比特。代碼組是物理層編碼的一部分。

無線介質(zhì)：

4種常用的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)可適用于無線介質(zhì)：

• 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11 通常也稱為WiFi，是一種無線LAN(WLAN)技術(shù)，它采用載波偵聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)介質(zhì)訪問過程使用競爭或非確定系統(tǒng)

• 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.15 無線個域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(WPAN)，通常稱為“藍牙”，采用配對過程進行通信，有效距離為1-100m

• 標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.16 通常稱為WiMAX(微波接入全球互通)，采用點到點拓撲結(jié)構(gòu)，提供無線帶寬接入

• 全球移動通信系統(tǒng)(GSM) 包括 可啟用第2層通用分組無線技術(shù)(GPRS)協(xié)議的物理層規(guī)范，提供通過

  移動電話的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸