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物理层(或称物理层，Physical Layer)是计算机网络OSI模型中最低的一层。物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，而提供具有机械的，电子的，功能的和规范的特性。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。局域网与广域网皆属第1、2层。
物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。如果您想要用尽量少的词来记住这个第一层，那就是"信号和介质"。
OSI采纳了各种现成的协议，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN、以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、和IEEE802.5的物理层协议。
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设 备。DTE即数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE──DCE，再经过DCE──DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置，如各种插头、插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器，中继器等都属物理层的媒体和连接器。
物理层的接口的特性
(1) 机械特性
指明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
(2) 电气特性
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
(3) 功能特性
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意。
(4)规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
物理层的主要特点:
(1)由于在OSI之前，许多物理规程或协议已经制定出来了，而且在数据通信领域中，这些物理规程已被许多商品化的设备所采用，加之，物理层协议涉及的范围广泛，所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议，而是沿用已存在的物理规程，将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械，电气，功能和规程特性。
(2)由于物理连接的方式很多，传输媒体的种类也很多，因此，具体的物理协议相当复杂。
信号的传输离不开传输介质，而传输介质两端必然有接口用于发送和接收信号。因此，既然物理层主要关心如何传输信号，物理层的主要任务就是规定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性。
1.机械特性
也叫物理特性，指明通信实体间硬件连接接口的机械特点，如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。这很像平时常见的各种规格的电源插头，其尺寸都有严格的规定。
已被ISO 标准化了的DCE接口的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
DTE(Data Terminal Equipment，数据终端设备，用于发送和接收数据的设备，例如用户的计算机)的连接器常用插针形式，其几何尺寸与.DCE(Data Circuit-terminating Equipment，数据电路终接设备，用来连接DTE与数据通信网络的设备，例如Modem调制解调器)连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜像对称。
2.电气特性
规定了在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括:接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。
3.功能特性
指明物理接口各条信号线的用途(用法)，包括:接口线功能的规定方法，接口信号线的功能分类--数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线4类。
4.规程特性
指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在物理连接建立、维持和交换信息时，DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。
以上4个特性实现了物理层在传输数据时，对于信号、接口和传输介质的规定。
物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了，
OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果。下面将一些重要的标准列出，以便读者查阅。
ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配"。它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。
ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接口连接器和插针分配"。
ISO4902:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接口连接器和插针分配"。与EIARS-449兼容。
CCITT V。24:称为"数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备之间的接口电路定义表"。其功
能与EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。
反映在物理接口协议中的物理接口的4个特性是机械特性、电气特性、功能特性与规程特性。:
(1)机械特性， 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。这很像平时常见的各种规格的电源插头的尺寸都有严格的规定。
(2)电气特性， 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输速率和距离的限制等.早期的电气特性标准定义物理连接边界点上的电气特性，而较新的电气特性标准定义的都是发送器和接收器的电器特性，同时还给出了互连电缆的有关规定.比较起来，较新的标准更有利于发送和接收线路的集成化工作.物理层接口的电气特性主要分为三类:非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。
非平衡型的信号发送器和接收器均采用非平衡方式工作，每个信号用一根导线传输，所有信号共用一根地线.信号的电平是用+5V~+15V，表示二进制"0"，用-5V~-15V，表示二进制"1".信号传输速率限于20Kbps以内，电线长度限于15M以内.由于信号线是单线，因此线间干扰大，传输过程中的外界干扰也很大。
在新的非平衡型标准中，发送器采用非平衡方式工作.接收器采用平衡方式工作(即差分接收器).每个信号用一根导线传输.所有信号共用两根地线，即每个方向一根地线.信号的电平使用+4v~+6v表示二进制"0"，用-4V~-6V表示二进制"1".当传输距离达到1000M时，信号传输速率在3kbps以下，随着传输速率的提高，传输距离将缩短.在10M以内的近距离情况下，传输速率可达300kbps。由于接收器采用差分方式接收，且每个方向独立使用信号地，因此减少了线间干扰和外界干扰.
新的平衡型标准规定，发送器和接收器均以差分方式工作，每个信号用两根导线传输，整个接口无需共用信号就可以正常工作，信号的电平由两根导线上信号的差值表示.相对于某一根导线来说，差值在+4V~+6V表示二进制"0"，差值在-4V~-6V表示二进制"1".当传输距离达到1000M时，信号传输率在100kbps以下;当在10m以内的近距离传输时，速率可达10Mbps。由于每个信号均使用双线传输，因此线间干扰和外界干扰大大削弱，具有较高的抗共模干扰能力。
(3)功能特性，规定了接口信号的来源、作用以及其他信号之间的关系。即物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。
DTE/DCE标准接口的功能特性主要是对各接口信号线作出确切的功能定义，并确定相互间的操作关系。对每根接口信号线的定义通常采用两种方法:一种方法是一线一义法，即每根 信号线定义为一种功能，CCITT V24、EIA RS-232-C、EIA RS-449等都采用这种方法;另一种方法是一线多义法，指每根信号线被定义为多种功能，此法有利于减少接口信号线的数目，它被CCITT X。21所采用。
接口信号线按其功能一般可分为接地线、数据线、控制线、定时线等类型。对各信号线的命名通常采用数字、字母组合或英文缩写三种形式，如EIA RS-232-C采用字母组合，EIA RS-449采用英文缩写，而CCITT V。24则以数字命名。在CCITT V。24建议中，对DTE/DCE接口信号线的命名以1开头，所以通常将其称为100系列接口线，而用于DTE/ACE接口信号线命名以2开头，故将它称做200系列接口信号线。
(4)规程特性， 定义了再信号线上进行二进制比特流传输的一组操作过程，包括各信号线的工作顺序和时序，使得比特流传输得以完成。
DTE/DCE标准接口的规程特性规定了DTE/DCE接口各信号线之间的相互关系、动作顺序以及维护测试操作等内容。规程特性反映了在数据通信过程中，通信双方可能发生的各种可能事件。由于这些可能事件出现的先后次序不尽相同，而且又有多种组合，因而规程特性往往比较复杂。描述规程特性一种比较好的方法是利用状态变迁图。因为状态变迁图反映了系统状态的变迁过程，而系统状态迁移正是由当前状态和所发生的事件(指当时所发生的控制信号)所决定的。
不同的物理接口标准在以上4个重要特性上都不尽相同。实际网络中比较广泛使用的是物理接口标准有EIA-232-E、EIA RS-449和CCITT的X。21建议。EIA RS-232C仍是目前最常用的计算机异步通信接口。
PC机的异步串行通信编程方法内容包括DOS、WINDOWS和BIOS级PC通信、基于异步通信与器的系统的PC通信以及通信编程方法。
PC机一般常有两个异步串行端口，分别称作COM1和COM2，它们都符合RS-232C标准。在DOS操作系统中，COM1、COM2被作为I/O设备进行管理，COM1、COM2便是它们的逻辑设备名。据此，DOS便可通过对COM1、COM2操作实现异步串行通信。DOS的MODE命令可用以设置异步串行端口的参数，DOS的COPY命令允许将异步串行端口作为一个特殊的"文件"，进行数据传输。下面举一个利用DOS的MODE、COPY命令，进行双机键盘输入字符传输的例子。 MODE命令的格式如下:
MODE 端口名:速率，校验方式，数据位数，停止位位数
其中端口名为COM1或COM2;传输速率可选110、150、300、600、1200、2400、4800或9600bps;校验方式为E(偶校验)、(奇校验)或N(无校验);数据位数为7或8位;停止位位数为1或2位。通信双方设置的参数应一致，如双方都打入如下命令:MODE COM1:1200，E，7，1则表示双方以COM1为异步通信端口以1200bps、偶校、7位数据位、1位停止位的设置参数进行通信。DOS中有一标准控制台COM，实际上作输入时COM即键盘，作输出时COM即显示器。
准备发送的PC机执行如下命令:COPY CON:COOM1:表示将从键盘收到的信息通过COM1串行口发送。
准备接收的PC机执行如下命令:COPY COM1:CON:则表示将接收来自COM1串行口信息，并在显示器上显示。
两台PC机分别执行完上述命令后，在发送方键盘上输入的字符便会在接收方显示器上显示出来。上面介绍的是用DOS的MODE、COPPPY命令实现的最简单的PC通信。在MS-DOS的高版本中(例如MS-DOS V6。0)还提供了一条命令，叫作INTERLNK，实际上它是一个通信程序。使用INTERLNK命令和一根连接两台PC机串行端口的电缆，可以使一台PC机从另一台PC机的磁盘驱动器中存取数据并运行程序，无需再使用软盘去拷贝文件。用以键入命令的PC机叫客户机(Client)，与客户机相连的PC机叫服务器(Server)。客户机使用服务器的驱动器和打印机，服务器显示两台PC 机的连机状态。
当两台PC机被INTERLNK连接以后，服务器上的驱动器便以扩驱动器的形式映象到客户机上，若两台PC机原来均有A、B、C三个驱动器，则连接后客户机除了自身的三个驱动器外，又多了E、F、G(服务器驱动器映象)三个扩展驱动器，客户机可以象使用自己的驱动器一样使用这些扩展驱动器。使用INTERLNK时，每台PC机上至少要有一个空闲的串行口，还要一根3号线或7号线的零调制解调器(Null MODEM)串行电缆线，客户机上至少有16K空闲内存，服务器上至少有130K空闲内存。
在客户机的CONFIG系统配置文件。SYS中添加如下命令:devive=c:\dos\interlnk。exe/drives:5
再重新启动客户机，便可装入INTERLNK。这里假设interlnk。exe存于客户机C驱动器的DOS子目录中，/drives:5参数用于映象5个服务器驱动器，缺省情况下为3个驱动器。服务器上启动INTERLNK不需要其CONFIG。SYS作任何改动，只需在DOS命令提示符下键入intersvr即可。此时，屏幕底部出现一行状态信息，显示INTERLNK的连接状态。
Microsoft Windows的应用程序Terminal允许用户PC机与其它计算机连接并交换数据，也可仿真为将与之交换数据的远程计算机所要求的终端类型。下面给出一台PC机应用WINDOWS的Terminal从具有连机服务的远程系统读取文件的通信过程。
打开终端--使用设置(Settings)菜单设置参数--查阅文件--使用传输(Transfers)菜单接收一个文件--与远程计算机脱机--使用phone菜单挂起调制解调器--使用文件(File)菜单存储文件--退出终端
在PC机的基本输入输出系统(BIOS)中的中断14H提供了异步串行端口的服务功能，通过INT 14H提供的四种功能，可访问串行通信端口，实现连机通信。INT 14H的串行口功能为。
物理层要解决的主要问题:
(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体，通信手段的不同，使数据链路层感觉不到这些差异，只考虑完成本层的协议和服务。
(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力，为此，物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。 (3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。
物理层主要功能:为数据端设备提供传送数据通路、传输数据。
1.为数据端设备提供传送数据的通路，数据通路可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。一次完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物理连接。所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
2.传输数据，物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数)，以减少信道上的拥塞。传输数据的方式能满足点到点，一点到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输的需要。
3. 完成物理层的一些管理工作。
匿名同学 你好 所谓“物理隔离”是指内部网不直接或间接地连接公共网。物理安全的目的是保护路由器、工作站、网络服务器等硬件实体和通信链路免受自然灾害、人为破坏和搭线攻击。只有使内部网和公共网物理隔离，才...
物理中坐标系的选取是任意的，即怎么处理问题方便怎么选取，当选取好坐标系后，矢量物理量就可以分解或者投影在坐标系的各个坐标轴上，其在坐标轴上投影的大小即是矢量的分量。
通用公式：C=Q/U电容器电容决定式 ：C=εS/4πkd两只电容器串联的公式：1/C=1/C1+1/C2两只电容器并联的公式：C=C1+C2拓展资料：单位及转换：在国际单位制里，电容的单位是法拉，简...
物理层常见设备有:网卡光纤、CAT-5线(RJ-45接头)、集线器有整波作用、Repeater加强信号、串口、并口等。
通信硬件包括通信适配器(也称通信接口)和调制解调器(MODEM)以及通信线路。从原理上讲，物理层只解决DTE和DCE之间的比特流传输，尽管作为网络节点设备主要组成部分的通信控制装置，其本身内涵在物理层、数据链路层、甚至更高层，在内容上分界并不很分明，但它所包含的MODEM接口、比特的采样发送、比特的缓冲等功能是确切属于物理层范畴的。为了实现PC机与调制解调器或其它串行设备通信，首先必须使用电子线路将PC机内的并行数据转成与这些设备相兼容的比特流。除了比特流的传输之外，还必须解决一个字符由多少个比特组成及如何从比特流中提取字符等技术问题，这就需要使用通信适配。通信适配器可以认为是用于完成二进制数据的串、并转换及一其它相关功能的电路。通信适配器按通信规程来划分可分为TTY(Tele Type Writer，电传打字机)、BSC(Birary Synchronous Commuication，二进制同步通信)和HDLC(High-level Data link Control，高级数据链路控制)三种。
IBM PC 异步通信适配器:使用TTY规程的异步通信适配采用RS-232C接口标准。这种通信适配器除可用于PC机联机通信外，还可以连接各种采用RS-232C接口的外部设备。例如，可连接采用RS-232C接口的鼠标器、数字化仪等输入设备;可连接采用RS-232C接口的打印机、绘图仪及CRT显示器等各种输出设备。可见，异步通信适配器的用途是很广泛的。异步通信规程将每个字符看成一个独立的信息，字符可顺序出现在比特流中，字符与字符间的间隔时间是任意的(即字符间采用异步定时)，但字符中的各个比特用固定的时钟频率传输。字符间的异步定时和字符中比特之间的同步定时，是异步传输规程的特征。
HART协议物理层设备的测试_II_
HART协议物理层设备的测试_II_
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LTE移动通信系统物理层仿真实验教学平台设计与开发
LTE移动通信系统物理层仿真实验教学平台设计与开发
随着移动通信技术的高速发展,高校依托软件仿真平台开展的移动与无线通信教学逐步成为主要手段.笔者配合LTE移动通信的教学内容,利用MATLAB软件和GUI图形用户界面,设计和开发出一个物理层上下行链路级仿真实验教学平台.该平台从教学实际需要出发,资源丰富,适合不同层次教学的要求,有助于移动与无线通信人才培养.
在LTE-Advanced研究中，3GPP RAN主要研究和标准化“类型Ⅰ中继”，其特性如下。
① 类型Ⅰ中继是带内中继（Inband Relay）。
② 类型Ⅰ中继管理独立的小区，并拥有独立的物理层小区ID，发送独立的同步信号、参考符号等。
③ 归属到类型Ⅰ中继的R-UE直接从中继节点接收调度信令和HARQ反馈信令，并直接向中继节点发送上行控制和反馈信息。
④ 类型Ⅰ中继允许LTE R8终端的接入。
⑤ 对于LTE-A终端，类型Ⅰ中继允许提供有别于普通LTE R8 eNode B的增强特性以提高系统性能。
可以看到，类型Ⅰ中继属于前面提到的带内、非透明、独立管理小区的RN，类型Ⅰ中继具有与普通eNode B类似的功能。
根据前面的定义，带内类型的RN在接入链路和回程链路上复用相同的载波频率资源，若这两条链路的信号收发同时进行，由于RN节点的收/发通道之间并不总是有良好的信号隔离，因此，将出现RN的发送信号干扰自身的接收信号的情况，如图10-10所示。为了避免此类自干扰的出现，类型Ⅰ中继以时分的方式工作在接入链路和回程链路上，特别地，针对TDD模式的类型Ⅰ中继：
l Donor eNode B→RN的传输在eNode B和RN的下行子帧完成；
l RN→Donor eNode B的传输在eNode B和RN的上行子帧完成。
在LTE R8中，终端在非DRX状态下每个下行子帧都对控制区域进行检测和测量，为了保证类型Ⅰ中继进行回程链路的接收不对LTE R8终端造成影响，采用了R8协议中已经定义的MBSFN子帧的工作方式，如图10-11所示。在一个MBSFN子帧的非控制区域，RN接收来自于Donor eNode B的下行回程数据，同时不向R-UE发送任何信号。基站通过高层信令告知RN作为回程传输的下行子帧。同时，基站需要预先告知RN作为回程传输的上行子帧，RN避免在这些上行子帧中对R-UE进行调度。
对于存在RN部署的TD-LTE-Advanced系统，为了支持上下行对称和非对称业务，接入链路可以配置为上下行对称和非对称的子帧配比，因此，回程链路也应当支持根据实际业务情况支持灵活的子帧分配方式，如图10-12所示，这部分内容还在3GPP RAN1研究和讨论过程中。
RN在MBSFN子帧的控制区域需要向R-UE发送控制信令，由于自干扰的限制，无法同时接收Donor eNode B发送的信号，因此3GPP RAN1正在研究和讨论专门针对RN的下行控制信令设计，称为R-PDCCH（Relay-PDCCH）。目前主流的两种P-PDCCH设计方案有两大类。
（1）常规R-PDCCH：Donor eNode B为归属于其下的多个RN分配相同的R-PDCCH区域，每个RN在该公共区域内采用类似LTE R8 UE盲检的方式获得各自的控制信令。
（2）RN specific R-PDCCH：Donor eNode B为每个RN分配专属的R-PDCCH资源，每个RN在各自的资源内获得控制信令。
同时，3GPP RAN1也在研究回程下行子帧中R-PDCCH与R-PDSCH （回程下行数据传输信道）的复用设计。目前有如下的3种复用设计方案尚在讨论中，为简单起见，这里没有描述RN收发切换对回程传输带来的影响。
（1）TDM复用方式：在MBSFN子帧的非控制区域中，R-PDCCH与R-PDSCH为单纯的时分复用的关系，如图10-13所示。其中R-PDCCH频率上占用整个系统带宽，时间上占用的OFDM符号数目可以由基站配置。
（2）FDM复用方式：在MBSFN子帧的非控制区域中，R-PDCCH与R-PDSCH为单纯的频分复用关系，如图10-14所示。其中R-PDCCH时间上占用MBSFN子帧中非控制区域的所有OFDM符号，频率上占用的PRB数目可以由基站配置。
（3）TDM FDM混合方式：在MBSFN子帧的非控制区域中，R-PDCCH与占用相同频域位置的R-PDSCH资源为TDM复用方式，与另一部分R-PDSCH资源为FDM复用方式，如图10-15所示。其中R-PDCCH占用PRB和符号数目可以由基站配置。
在讨论“类型Ⅰ中继”的同时，3GPP RAN1也对其他的中继类型进行了研究，一种“类型Ⅱ中继”方案吸引了部分公司的研究兴趣，类型Ⅱ中继具有如下的特性：
① 类型Ⅱ中继是一种带内中继节点；
② 它没有独立的物理层小区标识，不能创建新的小区；
③ 它对LTE R8终端是透明的，即此类终端意识不到Type II中继节点的存在；
④ 它能够传输PDSCH；
⑤ 它至少不传输CRS和PDCCH。
可以看到，类型Ⅱ中继属于“不独立管理小区的”、“透明的”中继类型，主要用于增强终端的PDSCH接收性能，从而达到提高小区整体吞吐量的目的。类型Ⅱ中继由于不发送CRS和PDCCH等公共信号，因此不能作为扩展小区覆盖的解决方案。类型Ⅱ中继的工作方案，主要有如下的3种类型，分别如图10-16至图10-18所示。
① 下行非协作传输，即基站将（重传）调度信息和下行数据包发送给中继节点，下行数据初传和重传都是在中继节点和用户终端之间进行，基站不参与向用户终端的下行数据传输；
② 下行协作初传和重传，即基站将（重传）调度信息和下行数据包发送给中继节点，下行数据的初传和重传都是由基站和中继节点协作完成的；
③ 下行协作重传，即下行数据初传在基站和用户终端之间进行，当需要重传时，基站将重传调度信息发送给中继节点，基站和中继节点协作向用户终端发送下行数据包。
总体上看，3GPP RAN1对类型Ⅱ中继的研究还处于初步的可行性讨论阶段，具体的工作方案还没有一致的意见。
100Mb/s以太网的新标准还规定了以下三种不同的物理层标准:
(1)100BASE-TX 使用两对UTP 5类线或屏蔽双绞线STP，其中一对用于发送，另一对用于接收。
(2)100BASE-FX 使用两根光纤，其中一根用于发送，另一根用于接收。
在标准中把上述的100BASE-TX和100BASE-FX和在一起称为100BASE-X。
(3)100BASE-T4 使用4对UTP 3类线或5类线，这是为已使用UTP 3类线的大量用户而设计的。它使用3对线同时传送数据，用一对线作为碰撞检测的接收信道。
1、中心机房的电源与接地及环境要求应符合本规范第11章、第12章的规定；
2、对于涉及国家秘密的党政机关、企事业单位的信息网络工程，应按《涉密信息设备使用现场的电磁泄漏发射保护要求》BMB5，《涉及国家秘密的计算机信息系统保密技术要求》BMZ1和《涉及国家秘密的计算机信息系统安全保密评测指南》BMZ3等国家现行标准的相关规定进行检测和验收。
中继技术中继物理层技术