计算机网络复习——第二章 2.3

2.3物理层下面的传输媒体

传输媒体是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

两大类：

导引型传输媒体：电磁波被导引沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。

非导引型传输媒体：指自由空间。非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。

2.3.1  导引型传输媒体

1.双绞线

最古老但又最常用的传输媒体。

把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合 (twist) 起来就构成了双绞线。

绞合度越高，可用的数据传输率越高。

2 大类： 无屏蔽双绞线 UTP。 屏蔽双绞线 STP。

 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) ： 无屏蔽层。 价格较便宜。

屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair)： 带屏蔽层。 都必须有接地线。

两者差异就是：屏蔽双绞线比无屏蔽双绞线在带绝缘层的铜线和PVC套层之间多了一层铝箔屏蔽层

2. 同轴电缆

由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。

具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。

 3. 光缆

光纤是光纤通信的传输媒体。通过传递光脉冲来进行通信。

其传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

发送端：要有光源，在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。 光源：发光二极管，半导体激光器等。 接收端：要有光检测器，利用光电二极管做成，在检测到光脉冲时还原出电脉冲。

简单来说就是在发送端需要把电信号转换为光信号，在接收端把光信号转换为电信号。

光波在纤芯中的传播

光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射 

光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角。如果入射角足够大，就会出现全反射，光也就沿着光纤传输下去。

多模光纤与单模光纤

多模光纤 可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。 光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，只适合于近距离传输。

单模光纤 其直径减小到只有一个光的波长（几个微米），可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。 制造成本较高，但衰耗较小。 光源要使用昂贵的半导体激光器，不能使用较便宜的发光二极管。

必须将光纤做成很结实的光缆。 数十至数百根光纤， 加强芯和填充物， 必要时还可放入远供电源线， 最后加上包带层和外护套。 使抗拉强度达到几公斤，完全可以满足工程施工的强度要求。

光纤优点

(1) 通信容量非常大

(2) 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济。

(3) 抗雷电和电磁干扰性能好。

(4) 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据。

(5) 体积小，重量轻。

2.3.1  非导引型传输媒体

利用无线电波在自由空间的传播可较快地实现多种通信，因此将自由空间称为“非导引型传输媒体”。

无线电微波通信

占有特殊重要的地位。

微波频率范围： 300 MHz~300 GHz（波长1 m ~ 1 mm）。 主要使用：2 ~ 40 GHz。

在空间主要是直线传播。

地球表面：传播距离受到限制，一般只有 50 km左右。

100 m 高的天线塔：传播距离可增大到 100 km。

基站发出的信号可以经过多个障碍物的数次反射，从多条路径、按不同时间等到达接收方。多条路径的信号叠加后一般都会产生很大的失真，这就是所谓的多径效应。

远距离微波通信：微波接力

微波接力：中继站把前一站送来的信号放大后再发送到下一站。

主要特点： (1) 微波波段频率很高，频段范围很宽，其通信信道的容量很大。 (2) 工业干扰和天电干扰对微波通信的危害小，微波传输质量较高。 (3) 与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快，易于实施。

主要缺点： (1) 相邻站之间必须直视（常称为视距 LOS (Line Of Sight)），不能有障碍物，存在多径效应。 (2) 有时会受到恶劣气候的影响。 (3) 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。 (4) 对大量中继站的使用和维护要耗费较多的人力和物力。

卫星通信

优点：通信容量大，通信距离远，通信比较稳定，通信费用与通信距离无关。

缺点：保密性较差，造价昂贵。但传播时延较大：在 250~300 ms之间。

请注意：“卫星信道的传播时延较大”并不等于“用卫星信道传送数据的时延较大”。

无线局域网使用的 ISM 频段

无线局域网：使用无线信道的计算机局域网。

无线电频段：通常必须得到无线电频谱管理机构的许可证。

ISM 频段：可以自由使用。