物理层--传输介质

1. 数据通信相关术语

通信的目的是传送消息。
数据：传送信息的实体，通常是有意义的符号序列。
信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式。

数字信号：代表消息的参数取值是离散的。
模拟信号：代表消息的参数取值是连续的。

信源：产生和发送数据的源头。
信宿：接收数据的终点。
信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道。

2. 三种通信方式

从通信双方信息的交互方式看，可以有三种基本方式：

1. 单工通信
   只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一条信道。
2. 半双工通信通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道。
3. 全双工通信
   通信双方可以同时发送和接受信息，也需要两条信道。

3. 传输介质及分类

传输介质也称传输媒体/传输媒介，它就是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。
传输媒体并不是物理层。传输媒体在物理层的下面，因为物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为
0层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思。
但物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。

物理层是傻瓜，传输媒体连傻瓜都不如

传输介质

• 导向性传输介质 --> 电磁波被导向沿着固体媒介（铜线/光纤）传播。
• 非导向性传输介质 --> 自由空间，介质可以是空气、真空、海水等。

4. 导向性传输介质

1.导向性传输介质一一双绞线
双绞线是古老、又最常用的传输介质，它由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。

绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。

(a)无屏蔽双绞线=聚氯乙烯套层 + 绝缘层 + 铜线
(b)屏蔽双绞线=聚氯乙烯套层 + 屏蔽层 + 绝缘层 + 铜线
产生的电磁波大小相等相互抵消

为了进一步提高抗电磁干扰能力，可在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线(STP),无屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线(UTP)

双绞线价格便宜，是最常用的传输介质之一，在局域网和传统电话网中普遍使用。
模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几公里到数十公里。距离太远时，对于模拟传输，
要用放大器放大衰减的信号；对于数字传输，要用中继器将失真的信号整形。

2.导向性传输介质一一同轴电缆
同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。
按特性阻抗数值的不同，通常将同轴电缆分为两类：50Ω同轴电缆和75Ω同轴电缆。
其中，50Ω同轴电缆主要用于传送基带数字信号，又称为基带同轴电缆，它在局域网中得到广泛应用；
75Ω同轴电缆主要用于传送宽带信号，又称为宽带同轴电缆，它主要用于有线电视系统。

同轴电缆 V.S. 双绞线
由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆抗干扰特性比双绞线好，被广泛用于传输较高速率的数据，其传输距离更远，但价格较双绞线贵。

3.导向性传输介质一一光纤

	定义	光源	特点
单模光纤	一种在横向模式直接传输光信号的光纤	定向性很好的激光二极管	衰耗小，适合远距离传输
多模光纤	有多种传输光信号模式的光纤	发光二极管	易失真，适合近距离传输

光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。有光脉冲表示1,无光脉冲表示0。
而可见光的频率大约是10^8MHz,因此光纤通信系统的带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

光纤在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，它们在电脉冲作用下能产生出光脉冲；
在接收端用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲。

光纤主要由纤芯（实心的！）和包层构成，光波通过纤芯进行传导，包层较纤芯有较低的折射率。当光线从高折射率的
介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角。因此，如果入射角足够大，就会出现全反射，即光线碰到包
层时候就会折射回纤芯、这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。

4.非导向性传输介质
无线电波:较强穿透能力，可传远距离，广泛用于通信领域（如手机通信）。

微波：信号固定方向传播
微波通信频率较高、频段范围宽，因此数据率很高。
微波分为地面微波接力通信和卫星通信
卫星通信的优缺点
优点
1、通信容量大
2、距离远
3、覆盖广
4、广播通信和多址通信
缺点
1、传播时延长（250-270ms）
2、受气候影响大
3、误码率较高
4、成本高

红外线、激光：信号固定方向传播
把要传输的信号分别转换为各自的信号格式，即红外光信号和激光信号，再在空间中传播。

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参考资料
《王道计网》