物理层标准管理三个功能区:

物理组件

物理组件包括电子硬件设备、介质和其他连接器,它们用于传输和承载表示位的信号。 网络适配器 (NIC)、接口和连接器、电缆材料以及电缆设计等硬件组件均按照物理层的相关标准进行规定。 Cisco 1941 路由器上的各种端口和接口也属于物理组件,根据标准使用特定连接器和引脚。

编码

编码或线路编码是一种将数据位流转换为预定义“代码”的方法。 这些代码就是比特组,用于提供一种可预测模式,以便发送者和接收者均能识别。 在网络中,编码是用于代表位(即 0 和 1)的一种电压或电流形式。

除为数据创建代码以外,物理层的编码方法还提供起控制作用的代码(例如识别帧的开始和结束位置)。

常用的网络编码方法包括:

注意:更高的数据速率需要更复杂的编码(如 4B/5B),但是对这些方法的解释不属于本课程的范围。

信号

物理层必须在介质上生成代表“1”和“0”的电信号、光信号或无线信号。 表示比特的方法称为信号方法。 物理层标准必须定义哪种类型的信号代表“1”,而哪种类型的信号代表“0”。 这可以简单到只是改变电信号或光脉冲的级别。 例如,长脉冲可能代表 1,而短脉冲代表 0。

这与莫尔斯电码在通信中使用的方式类似。 莫尔斯电码是另一种信号方法,使用一系列开-关铃声、闪光或滴滴声通过电话线或在海上船只之间发送文本。

信号可以使用以下两种方式之一进行传输:

传输信号的方式有很多种。 发送数据的一个常用方法是使用调制技术。 调制是一个波(信号)的特征修改另一个波(载波)的过程。 以下调制技术已经广泛用于介质中数据的传输:

介质上代表比特的实际信号的性质视使用的信号方法而定。 某些方法可能使用信号的一种属性表示信号 0,而使用信号的另一种属性代表信号 1。

图 2 说明了如何使用 AM 和 FM 技术发送信号。