2.2 物理层传输介质

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2.2 物理层传输介质

(一)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。

  物理层能区分电压,从而分析传输的数据是0还是1。但是传输媒体只是无脑的进行数据的传输。如果说物理层是傻瓜的话,传输媒体连傻瓜都不如。

传输介质

  1.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。

  2.非导向性传输介质

  自由空间。介质可以是空气、真空、海水等。

(二)导向型传输介质

(1)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

  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)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塑料外层 组成。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。

  为什么同轴电缆要叫"同轴",就是因为这四层结构是共用一个轴心的。

  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,但价格比双绞线贵。

(3)光纤

  与前两种不同的是,光纤中传递的是光脉冲;前面两种传递的是电脉冲。

  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 1 0 8 M H z 10^8MHz 108MHz,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)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,即光纤碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复,光也就沿着光纤传输下去。

  图中虽然只画了一条光线。但是,只要入射角大于某个临界值,就都会发生全反射。因此,可以有不同入射角的多条光线同时在里面传输。

光纤的特点

  1.传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济。

  2.抗雷电和电磁干扰性能好

  3.无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据

  4.体积小,重量轻

(三)非导向性传输介质

  试想一下,如果没有"非导向性传输介质",那么我们在使用手机给别人打电话的时候,我们的手机就必须要连着一条非常长的线,这显然是不实际的。

总结

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