物理层主要确定传输媒体的接口有关的一些特性，实现在物理媒体上透明地传输比特流。
物理层的协议也称为物理层规程。
特性
- 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的标准化的规定。
- 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
- 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压的意义。
- 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
通信方式
- 单工通信：又称为单向通信，即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互，包括无线电广播或有线电广播以及电视广播等。
- 半双工通信：双向交替通信又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后可以再反过来。
- 双全工通信：双向同时通信又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息、 单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道（每个方向各一条）。双向同时通信的传输效率最高。
编码与调制
来自信源的信号称为基带信号，经过载波调制后的信号称为带通信号。
基带信号的调制分为基带调制（即编码）和带通调制，基带调制是数字信号到数字信号，带通调制是数字信号到模拟信号。
编码方式：
- 不归零制：正电平为1，负电平为0。
- 归零制：正脉冲为1，负脉冲为0。
- 曼彻斯特编码：位中间向下跳变为1，向上跳变位0。
- 差分曼彻斯特编码：位开始处没有跳变为1，有跳变为0，位中间始终有跳变。
带通调制： - 调幅：
- 调频：
- 调相：
- 正交振幅调制：
信道的传输速率
奈氏准则（无噪声）
设带宽为W(Hz)，C为码元传输速率。
香农公式（有噪声）
信噪比是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N，当使用分贝(dB)作为单位时，转换公式有：设带宽为W(Hz)，S/N为信噪比，C为信道的极限信息传输速率。