3.1 物理层概述

3.1  物理层概述

物理层是OSI的第一层，也是最低层，指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。物理层的传输单位为比特，直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即信道）。物理层的基本作用是在发送端接收数据链路层传输的数据，然后通过物理层接口，将数据按比特流的顺序传送到接收端的物理层。

1．物理层的主要功能

物理层虽然处于最低层，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联设备，为数据传输提供可靠的环境。物理层的主要功能包括如下几个方面。

（1）为数据端设备提供传送数据的通道

数据通道可以是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成的。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）在数据通道上传输数据

物理层要形成适合数据传输需要的实体，为数据传送服务。具体表现在两个方面：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，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。
归纳起来，物理层的主要任务是定义计算机网络通信中的如下几个特性。

 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。
 电气特性：指明接口电缆各条线上的电压范围。
 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压含义。
 规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

2．物理层媒体

物理层媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。在计算机网络中应用的物理电缆主要有同轴电缆、双绞线和光纤，而无线信道则主要是自由空间。这两种媒体通常称之为“导向媒体”和“非导向媒体”两类，具体这方面的知识在本章后面将具体介绍，在此不再赘述。

计算机数据通信用的信道不仅需要传输媒体，还需要互联的设备。互联设备指DTE和DCE间的互联设备。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。DCE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。互联设备指将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型接头、插头、接收器、发送器、中继器等都属物理层的媒体和连接器。

3．物理层的一些重要标准

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投入使用，OSI后来也制定了一些标准，并采用了原来标准中的一些已有的成果。下面是一些重要的物理层标准，以便查阅。

ISO 2110：称为“数据通信——25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配”。它与EIA（美国电子工业会）的“RS-232-C”基本兼容。
ISO 2593：称为“数据通信——34芯DTE/DCE接口连接器和插针分配”。
ISO 4092：称为“数据通信——37芯DTE/DEC接口连接器和插针分配”。与EIA的“RS-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EIA的RS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。