2.1 物理層的基本概念

首先要強調指出，物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體。大家知道，現有的計算機網絡中的硬件設備和傳輸媒體的種類非常繁多，而通信手段也有許多不同方式。物理層的作用正是要盡可能地屏蔽掉這些差異，使物理層上面的數據鏈路層感覺不到這些差異，這樣就可使數據鏈路層只需要考慮如何完成本層的協議和服務，而不必考慮網絡具體的傳輸媒體是什么。用于物理層的協議也常稱為物理層規程（procedure）。其實物理層規程就是物理層協議。只是在“協議”這個名詞出現之前人們就先使用了“規程”這一名詞。

物理層的具體任務就是確定與傳輸媒體的接口有關的一些特性，即

（1）機械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。常見的各種規格的電源接插件都有嚴格的標準化的規定。

（2）電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現的電壓的范圍。

（3）功能特性 指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。

（4）過程特性 指明對于不同功能的各種可能事件的出現順序。

大家知道，數據在計算機中多采用并行傳輸方式。但數據在通信線路上的傳輸方式一般都是串行傳輸（這是出于經濟上的考慮），即逐個比特按照時間順序傳輸。因此物理層還要完成傳輸方式的轉換。

具體的物理層協議種類較多。這是因為物理連接的方式很多（例如，可以是點對點的，也可以采用多點連接或廣播連接），而傳輸媒體的種類也非常之多（如架空明線、雙絞線、對稱電纜、同軸電纜、光纜，以及各種波段的無線信道等）。因此在學習物理層時，應將重點放在掌握基本概念上。

考慮到使用本教材的一部分讀者可能沒有學過“接口與通信”或有關數據通信的課程，因此2.2節將簡單地介紹一下有關現代通信的一些最基本的知識和最重要的結論。對于已具有這部分知識的讀者可略過這部分內容。