计算机网络（13）物理层：传输介质

目录

 

1、双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

1.1、双绞线

1.2、同轴电缆

1.3、光纤

1.4、无线传输介质

1.4.1、无线电波

1.4.2、微波、红外线和激光

2、物理层接口的特性

2.1、机械特性

2.2、电气特性

2.3、功能特性

2.4、规程特性

---

1、双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

       传输介质也称传输媒体，它是发送设备和接收设备之间的物理通路。传输介质可分为导向传输介质和非导向传输介质。在导向传输介质中，电磁波被导向沿着固体媒介（铜线或光纤）传播，而非导向传输介质可以是空气、真空或海水等。

1.1、双绞线

双绞线是最常用的古老传输介质，它由两根采用一定规格并排绞合的、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，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（Shielded Twisted Pair，STP）。无屏蔽层的双绞线称为非屏蔽双绞线（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。双绞线的贷款取决于铜线的粗细和传输距离。模拟传输和数字传输都可使用双绞线，其通信距离一般为几千米到数十千米。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。

1.2、同轴电缆

同轴电缆由内导体、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗树枝的不同，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，又称基带同轴电缆，他在广域网中广泛使用；75Ω同轴电缆主要用于传送宽带信号，又称宽带同轴电缆，主要用于有线电视系统。

 

由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有良好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据，其传输距离更远，DNA价格较双绞线贵。

1.3、光纤

光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲开进行通信，有光脉冲表示1，无光脉冲表示0，可见光的频率为10^8MHz，可见光纤维通信系统的带宽范围极大。

光纤主要由纤心和包层构成，光波通过纤心进行传导，包层较纤心有较低的折射率。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，即光线碰到包层会折射回纤心，这个过程不断重复，光也就随着光线传输下去。

只要从纤心中射到纤心表面的光线的入射角大于某个临界角度，就会产生全反射。因此，从不同角度入社的多束光线可在一条光纤中传输。这种光线称为多模光纤。多磨光纤的光源为发光二极管。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真。因此多磨光纤值适用于近距离传输。

光纤的直径减小到仅一个光波长度时，光纤就像一根波导那样，可使光纤一直向前传播，而不会产生多次反射，这样的光纤就是单模光纤。单模光纤的纤心很细，直径只有几微米，制造成本高，同时，单模光纤的光源为定向性很好的激光二极管，因此单模光纤的衰减较小，适合远距离传输。

1.4、无线传输介质

无线通信已广泛应用于移动电话领域，构成蜂窝式无线电话网。随着便携式计算机的出现，以及在军事、野外等特殊场合下移动通信联网的需要，促进了数字化移动通信的发展，现在无线局域网产品的应用已非常普遍

1.4.1、无线电波

无线电波具有较强的穿透能力，可以传输很长的距离，所以它被广泛应用于通信领域，如无线手机通信、计算机网络中的无线局域网（WLAN）等。因为无线电波使信号向所有方向散播，因此有效距离范围内的接收设备无需对准某个方向，就可与无线电波发射者进行通信连接，大大简化了通信连接。这也是无线电传输的最重要优点之一。

1.4.2、微波、红外线和激光

目前高带宽的无线通信主要使用三种技术：微波、红外线和激光。他们都需要发送方和接收方之间存在一条视线通路，有很强的方向性，都沿直线传播，有时统称这三者为视线介质。不同的是，红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换成各自的信号格式，即红外光信号和激光信号，再直接在空中传播。

微波通信的频率较高，频带范围也很宽，载波频带通常为2~40GHz，因而通信信道的容量大。例如，一个带宽为2MHz的频段可容纳500条语音线路，若用来传输数字信号，数据率可达数兆比特/秒。与通常的无线电波不同，微波通信的信号是沿直线传播的，故在地面的传播距离有限，超过一定距离需要中继器来接力。

卫星通信可以利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号，可以克服地面微波通信距离的限制，三颗相隔120°的同步卫星几乎能覆盖整个地球表面，实现全球通信。卫星通信的优点是通信容量大、距离远、覆盖广，缺点是端到端传播时延长，一般为250~270ms。

2、物理层接口的特性

物理层考虑的是如何在连接到各台计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不指具体的传输媒体。物理层应尽可能屏蔽各种物理设备的差异，使数据链路层只需考虑本层的协议和服务。物理层的主要任务可以描述为确定与传输媒体的接口相关的一些特性：

2.1、机械特性

主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物理连接时所赐阿勇的规格、引线的数目、引脚的数量和排列情况等。

2.2、电气特性

规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。

2.3、功能特性

指明某条线路上出现的某一电平的电压表示何种意义，接口部件的信号线（数据线、控制线、定时线）的用途。

2.4、规程特性

主要定义各条物理线路上的工作规程和时序关系。

 

 

人，总是要有一点精神的，不是吗