如何理解物理层

Ⅰ 简述OSI中物理层、数据链路层、网络层的功能及特点

1．物理层
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。
媒体和互连设备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形接头、插头，接收器，发送器，中继器等都属于物理层的媒体和连接器。
2．数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。媒体是长期的，连接是有生存期的。在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做数据链路。而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立、拆除，对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。
3．网络层
网络层的产生也是网络发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义。当数据终端增多时。它们之间有中继设备相连。此时会出现一台终端要求不只是与惟一的一台而是能和多台终端通信的情况，这就产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或寻径。另外，当一条物理信道建立之后，被一对用户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉了。于是人们自然会希望让多对用户共用一条链路。为解决这一问题，就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。
在具有开放特性的网络中的数据终端设备，都要配置网络层的功能。现在市场上销售的网络硬件设备主要有网关和路由器等。

Ⅱ 如何理解lte物理层

如何理解LTE物理层？有深度..还通俗易懂

1.机制的来源 ---- 哲学
1. 想出来的，协议或规定，特别是‘恰当（中庸的思想），极端就是毁灭. 就像TDD没有沿用3G的上下行随便配置的方法，但也不能只有一种配置，这样太死板，所以折中之后提取出了七种比较有意义的帧结构模型。
2. 具体问题具体分析。不能生搬硬套，要根据具体的情况订出具体的策略。后面介绍每种信道的时候就能看出来，每种信道的处理几乎都不一样，没有一种完全统一的方式。
3. 就像数学推论一样，当问一个为什么，不断问下去的时候？最后要不是规定或者设计思想；就要不是‘公理，定理’，根本没法证明。
4. 任何事情都没有完美的，有利有弊，只是看你有没有发现而已。
5. 配置出来的
6. 潜规则，这是一种规则但并没有显示表示（在代码中也有同样的。由于潜规则不容易发现而且难于理解，最好少用）
注：也许这些看起来比较空洞，但当你看完了后面的信道实现再反过来看的时候，就能很好的感觉这些思想的意义了。

2.后面讨论的一些限制
●只涉及TDD-LTE，TDD比较复杂些，想清楚了它,FDD自然也好理解
●只涉及子载波是15kz的情况
●只讨论‘一个时隙有7个symbol的情况’，也就是normal循环前缀（Normal cyclic prefix）的情况。不讨论Extended cyclic
prefix的情况
●不讨论半静态调度，也许偶尔会涉及到
●不讨论MIMO的情况
●看的都是860的协议，分别是36211-860,36212-860,36213-860
注：调制之后也产生符号，而一个资源块RB也是时域上也是有符号的概念。所以为了两者区别，‘调制符号’就是指‘调制之后也产生符号’；而正常的‘符号’就是指‘时域的符号’的概念。

3.LTE整体理解
3.1 生活交流就是LTE ----设计思想
让我们从生活的角度来简单理解下‘通讯’，自己想出来的，有些也可能不太准确，只是想表达一种意思。假设eNodeb，UE都是人，是一个enodeb同时和多个UE进行交流。
加扰：由于enodeb和每个UE谈话的时候，都不想别人听得懂它们之间的谈话的内容。所以enodeb和每个UE谈话的时候，都用一种不同的语言，这也就相当于别的人虽然听到了，但是听不懂。相当于通讯中加扰。
功控：由于enodeb和多个UE都在一个环境谈话。如果一个UE讲得太小，enodeb听不到，enodeb就会让那个UE说话声音大点；如果UE说话声音太大了，又吵着了enodeb和其他人谈话，所以太大了又会让那个UE说话小声点。就这样不停的根据环境变化说话声音的大小，这也就是‘通讯中的功控了’，当然enodeb肯定也会控制自己说话的音量的。
编码率（CQI决定）：enodeb和UE之间谈话，觉得UE说话太快了，听不清楚，就会跟UE说，你说话慢点；这样UE每一个分钟说的话也就少了，表达的意思就少了，当然这也是根据环境不断变化的；反过来也一样。这也就是通讯中‘编码率’，表达了选择到的那块资源（时间频域）所能携带的，由CQI（channel quality indication）决定的。由于只能让听的人来决定说话是否快慢，所以：通讯中下行就是通过UE上报的CQI—channel
quality indication决定下行编码率，因为UE是听者；上行enodeb自己来判断CQI—channel quality indication决定上行编码率，因为enodeb是听者。

ASN编码方式：就像人说话是否精练一样。同样的字数能传递的信息数是不一样的，像电报就要求比较精炼。无线侧的ASN编码就像人说话很干练；而有线侧TLV的ASN编码模式就相当于说话比较啰嗦。

资源位置的选择（CQI决定）：enodeb可以让UE站在不同的地方，看看它听enodeb说话的效果怎么样，或者让UE站在各个地方说‘事先订好大家都知道的话’。哪里enodeb听得最清楚，最后enodeb就说你就站在那里说话吧，那里说话听得最清楚。这也就是通讯中‘资源位置的选择’，就是通过‘不同资源上返回的CQI，去选择CQI最好的资源进行分配，当然这只是理想情况’。此时说话的内容都是事先订好的，这也就是通讯中的RS（参考信号的作用），RS还有个作用‘相干解调’，后面会介绍。

资源数目的选择：用说话不好做比喻。就用货物运送吧。UE说我有很多货要送。Enodeb说我就给你多拍几辆车来送货把。这就是资源数目的意思了。

调度：一个enodeb和多个UE之间对话，每个人都有话要说，每个人可能要说好几件事，每件事重要程度也是不一样的（这也就是通讯中DRB的优先级），每件事说多少话也是不一样。而且有些UE的话重要，有些不太重要（这也就是UE的调度优先级）。但enodeb又忙不过来，它就去决定什么时候和某个UE对话，什么时候又听UE说话，分配多少时间给某个UE，分配多少车辆给UE送货（因为总的车辆数是一定的，也就是上下行带宽），最后调度就决定最后怎么去做。

正交：想到一个比喻但不是太恰当。就像一盘有各种颜色的珠子混在一起，然后你用自己对应的颜色，就能从混在一起的珠子中选出你自己想要的颜色的珠子。颜色就相当于正交码；用想要的颜色去匹配的动作就是正交运算。

3.2 一些设计基本原则----设计思想

●为了防止小区间干扰，通常通用的会通过PCI（physical cell id）进行偏移计算或者‘参与加扰计算’来防止干扰；如果和时间（时隙0~19）的变化相关，还加上‘时间’参与加扰。

●为了防止小区内不同UE的干扰或者决定UE的资源分配位置，通过一个与无线侧UE相关的唯一标识--‘RNTI’进行加扰或者定位资源分配的位置。考虑到，如果资源分配的位置还有冲突，可能还会加入一个系统内相对的子帧号（0~9）或者时隙号（0~19）来解决这种资源冲突，让这种冲突再下一个时间点能得到解决，也就是资源分配的位置由RNTI和子帧号/时隙号共同决定。当然也会加上PCI来区分不同小区之间的不同UE。

●为了‘离散化’数据，一般喜欢‘横放列取’的方法。

●由于‘空口最大的一个缺陷就是资源少’，所以为了尽量节省资源，产生了很多潜规则，而且也有时会‘1bit当2bit用，就是说不同的外部条件下，该1bit代表不同的意思’。这样虽然节省了资源，但这样的不利就是‘算法和限制条件太多了太烦了’。

●要是‘没有了TDD’，也许思路该清净/清晰很多了。看物理层协议，TDD由于上下行配置的多样性和不对称性，产生了非常多的额外的处理问题，特别是HARQ ACK/NACK的处理。

3.3 基准时间单位-----规定

Ts = 1/30,720,000 S

这个的意思就是说‘每1秒，每个天线端口都会发送出30 720 000个‘调制符号’出去’。

3.4 FDD和TDD的帧结构 -- 规定

3.4.1 FDD帧的结构

FDD的配置,对称的(上下行不同的频点)

系统帧，子帧，时隙，符号（symbol）与时间单位的关系

Tframe(307 200 * Ts=10ms)-->10* Tsubframe(30 720*Ts=1ms) -->

2* Tslot(15 360*Ts = 0.5ms)-->7/6 symbol(2048*Ts = 66.7us).

3.4.2 TDD帧的结构

3.4.2.1思想

TDD的几种配置，可以不对称

●思想（折中）：就像TDD没有沿用3G的上下行随便配置的方法，但也不能只有一种配置，这样太死板，所以折中之后提取出了七种比较有意义的帧结构模型。

●参看：36211的Table 4.2-2

●0和5这两个子帧都必须是下行，2必须是上行。

●0和5这两个子帧都必须是下行，2必须是上行。

●帧结构的配置可以改变，但不能改变得太快，不能每个系统帧都变一下

●为了防止小区间干扰，相邻小区的上下行配置最好一样

●特殊子帧只有下行转换到上行之间才有

●帧结构和特殊指针的DWPTS/GP/UPPTS的时长都是由系统信息通知给手机的

●使用那种时隙结构，是基于每个子帧都可以变化的。一般’扩展的CP’就是给MBMS子帧用的。

●后面就能知道由于‘一个帧内的上下行子帧的数目不一样’这种不对称的配置，最后导致很多特殊的处理出来。也许现在还不太了解，看完后面的说明应该就了解了。

3.4.2.2 配置

RRC::SystemInformationBlockType1--> TDD-Config --> subframeAssignment

3.4.3 TDD特殊子帧的结构

RRC::SystemInformationBlockType1 àTDD-Config à specialSubframePatterns决定特殊子帧的配置。

注意上表的红色部分，对应到的符号symbol数，因为PDCCH要占用1~3（normal）符合，所以‘也就会明白，后面提到的为什么特殊子帧配置为0,5的时候，为什么不能传输下行数据了，因为如果PDCCH占3个符号就没有资源给PDSCH用了（设计的人也是以PDCCH占最大情况来考虑的，一刀切。没有根据PCFICH来判断，如果根据PCFICH来判断算法会复杂。两种方法各有利弊)。

3.4.4 问题

3.4.4.1 问题1： 既然说GP是为了上下行转换提供空余时间减少干扰，那为什么说上行到下行转换得地方都没有GP呢？

因为下行到上行转换时，UE根本不知道和enodeb之间的距离，如果提前量太早了，UE发送上行数据而enodeb还在发送下行数据，就会发生干扰，所以需要GAP。当上行到下行的转换的时候，如果UE没有TA（时间提前量），它肯定是在PRACH上发送，premable占用的时间比较短，不会完全占满上行子帧，所以后面还是留了点时间，不会发送上下行冲突；而当UE已经有TA的时候，时间已经对齐了，即使发送有点误差也是落在了cyclic
prefix（每个时域上symbol前面的空白）里面了，所以不会发生上下行干扰。

==》也进一步推出：为什么PRACH的资源在时域上，为什么在特殊子帧上要以‘特殊子帧’的尾部进行对齐，而在正常的上行子帧上，要以‘正常上行子帧的’开头对齐了。因为特殊子帧后面肯定是上行子帧，所以要向后对齐；而正常的上行子帧后面可能是下行子帧，所以要向前对齐。

3.4.4.2 问题2：为什么要有扩展的CP

●覆盖范围大的小区，可以解决延迟长的问题

●MBMS广播，对于多个小区同时广播一套节目给终端，必须考虑不同小区到终端的时间延迟不同，所以用扩展的长的CP比较好。

3.5一些基本概念--规定

3.5.1公式--拉斯变换

●变换的目的就是：让乘法变得很简单了。

3.5.2 资源块的描述--规定

1 个资源块（RB） = 12 subcarrier * 1 slot(正常7个符号)

●1 subcarrier = 15khz à 也就是说一秒钟的发射载波频率是15k

●RE = (频域)15KZ * 1 symbol（时域），就是上面的一个‘最小的方框’。

●REG = 4个频域挨着的但不一定连续的，时域上相同的RE的集合。

注意： CCE只是一个逻辑上的概念，也就是说它物理上只是等于9个REG,并没有实际的对应关系。为了PDCCH盲检测用的。它和REG的顺序不一样，它的顺序是先时域，再频域的。

3.5.2.1 问题1：为什么CCE要先时域后频域？

因为这样可以获得时域分集（就是把一组完整的数据分在不连续的时间上发送），跟后面提到的交织一样，都是为了错误随机化。因为‘射频单元’会以(1/Ts = 30
720 000 S)的频率‘按照先频域后时域发送‘调制符号’。

3.5.3 调度的单位--规定

(个人觉得也是一种恰当不极端的思想）

●时间上：一个TTI(1ms)，即2个TS调度一次

●频域上：调度的最小资源单位却是由一个subframe中的两个资源块为最小调度单位（一个时隙一个RB，但这两个RB可能载频不一样）,也就是所谓的时隙间跳频，跳即‘变化，不同的’意思。

3.5.3.1问题1：为什么要不同时隙间的使用的载频可能不一样？

这样应该是为了获得良好的接收效果。如果在某个频点的信号不好，而1个TTI内上下时隙的频点不一样，这样另外一个频点对应的信息还是能很好的解出来。

一个很特别的例子就是PUCCH资源回应HARQ ACK/NACK的时候：它对应的上下时隙的频点就不一样，但是它们传输的数据是有关联的，只要一个时隙能解出来就行了，所以某个频点的信号不好也不会受影响。具体我们后面谈到PUCCH的时候再解释。

3.5.4 符号和真实的BIT数据的对应关系

我们可以简单的把符号理解成电磁波，接收端接收到的电磁波然后根据不同的相位可以认为代表不同的BIT.

记住：记住接收是指接收一个时间段的波形，而不是一个时间点的波形。

例如QPSK：1个符号代表2bit的情况。

●参考36211的7.1。注意：64QAM有些手机是不支持的，所以要从UE的信息中获取是否支持，才能决定是否对该手机使用64QAM（RRC::UE-EUTRA-Capability->ue-Category能查到）

3.5.5 时域延迟等同于频率相位偏移如何理解

●T1时间点应该发送波形，推迟到T2点发送，所以相对于接收端它不知道推迟，所以它还是在T1时间点进行接收，接收到的就是T2时间点的波形。所以相位不一样，就相当于偏移。

Ⅲ 物理层原理

物理层的原理就是在物理概念理论基础之上，根据这种层次的分析判断我们的数据操作模式范围。

Ⅳ 什么是物理层

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。

Ⅳ 物理层功能和作用

物理层作用：

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：

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。

(5)如何理解物理层扩展阅读：

物理层的主要特点：

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。

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。[2]

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。

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。

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。

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。

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。

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。

参考资料来源：网络-物理层

Ⅵ 物理层和网络层

首先要明白各层的作用是什么。
物理层是产生并传输信号的，没有信号传输不同地点的设备不能相互感知；
链路层是用信号传输建立通信渠道的，一般规定特定的信号形式代表特定的具体意义，使不同的设备间可以相互沟通理解，物理层不同，信号产生的方式不同，对应的链路层也不同；
网络层的作用是不同的链路层之间也可以相互沟通理解，即屏蔽物理层和链路层的差别。
举个通俗的例子，物理层好比各种动物，猫啊狗啊什么的，猫会喵喵叫，狗会旺旺叫。链路层好比猫和猫之间，喵一下表示1，喵两下表示2；狗和狗之间，旺一下表示1，旺两下表示2，这样猫和猫、狗和狗就能相互交流了。网络层好比猫和狗之间，他们无法直接交流，于是猫喵了一下画一个1，喵两下画个2，狗旺一下画个1，画两下画个2，于是大家都明白了喵几下和旺几下都代表什么意思，猫和狗之间也可以交流了。

Ⅶ 物理层要解决哪些问题物理层的主要特点是什么

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”。

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。

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。在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路。

(7)如何理解物理层扩展阅读：

物理层的组成部分

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。

Ⅷ 物理层 是什么

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。
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。
物理层的功能是实现原始数据在通信通道上传输，它是数据通信的基础功能。物理层四个特性是机械特性、电气特性、功能特性和规程特性，内容包括eiars－232c、eiars－449接口标准和ccitt
x.21建议；通信硬件中常用的通信适配器（网卡）和调制解调器（modem）的功能特性；异步通信适配器和modem的通信编程方法。
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体。现有的计算机网络中的物理设备和传输媒体的种类繁多，而通信手段也有许多不同方式。物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样可使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。这里，用于物理层的协议也常称为物理层规程。