物理层-传输介质:双绞线,同轴电缆,光纤,无线传输介质

传输介质是什么 :是指传递信息使用的工具是什么,如递纸条,信息 :纸条里的内容,工具:纸条

双绞线

  1. 材质:无氧铜易于拉丝、绞合,耐弯曲
  2. 形状:使用并排绞合的相互绝缘的铜线组成,绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰
  3. 组成:聚乙烯,屏蔽层,绝缘层,铜线
  4. 双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。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。
  5. 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
  6. 屏蔽双绞线(STP): 进一步提高抗电磁干扰的能力
  7. 无屏蔽双绞线(UTP) :也称为非屏蔽双绞线

2. 同轴电缆

  1. 材质:绞合的铜线

  2. 形状:类似螺纹圆柱体

  3. 组成:内导体(铜线)、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成

  4. 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

  5. 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,在局域网中应用广泛

5.1 基带同轴电缆: 就像一条单车道、双向行驶的乡村公路(50欧姆电缆)。所有车辆(数据包)都挤在这条道上,需要一套复杂的交通规则(CSMA/CD)来避免对撞(冲突),车一多就堵

  1. 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.

6.1 宽带同轴电缆: 就像一条多车道、单向行驶的高速公路(75欧姆电缆)。每个车道(频道)可以跑不同的车流(电视节目或数据流)。为了实现双向通信,需要在旁边再修一条反向的高速公路(划分上行/下行频段)

3.光纤

  1. 材质:超高纯度石英玻璃

  2. 形状:纳米级精度的同心圆结构

  3. 组成: 外护套,涂覆层,包层,纤芯

  4. 必须保证 纤芯折射率 n1 > 包层折射率 n2。这是光能被约束在纤芯内传播的物理基础

  5. 单模光纤 :纤芯极细(8-10μm ),只允许一种模式(路径)的光通过。像一条单车道,没有模式色散,带宽极高,用于长途主干网。

  6. 多模光纤 :纤芯较粗(50或62.5μm ),允许多种模式的光同时通过。像一条多车道高速路 ,但因模式间速度不同会导致色散,限制带宽和距离,常用于数据中心、楼宇内部等短距传输

4.无线传输介质

  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(W L A N )等
  2. 微波:微波通信的频率较高,频段范围也很宽,载波频率通常为2- 4 0 G H z,因而通信信道的容量大,卫星通信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
  3. 红外线:直线传播不能穿透墙壁等不透明物体,易被烟雾散射。几乎无穿透力,但可在空中短距离传播
  4. 激光:能量高度集中,可与物质发生多种效应(热、光、化学)方向性极强的近直线传播(光束发散角极小)。
  5. 无线传播介质对比如下👇

|-----------|-------------------------------------|-----------------------------------------------------------|------------------------------------|-------------------------------|
| 特性 | 无线电波 | 微波 | 红外线 | 激光 |
| 频率/波长 | 3Hz - 300GHz (1km - 1mm) | 1GHz - 300GHz (30cm - 1mm) | 300GHz - 430THz (1mm - 700nm) | 取决于工作物质,可在红外到紫外范围 |
| 与物质作用 | 主要与导体中的自由电子作用,易被天线接收 | 能被水分子等极性分子强烈吸收(加热原理) | 能被大多数物体吸收,转化为热能 | 能量高度集中,可与物质发生多种效应(热、光、化学)。 |
| 传播方式 | 多样:低频可绕射(地波),中频可被电离层反射(天波),高频为视距传播。 | 严格直线传播(视距),穿透力差,遇障碍物被阻挡或反射。 | 直线传播不能穿透墙壁等不透明物体,易被烟雾散射。 | 方向性极强的近直线传播(光束发散角极小)。 |
| 穿透能力 | 低频穿透力强,可穿透墙壁。 | 穿透力弱,无法穿透金属和建筑物。 | 几乎无穿透力,但可在空中短距离传播 | 穿透力取决于功率和物质,普通通信激光无穿透力。 |
| 干扰与安全 | 易受同频干扰,对人体一般无害(非电离辐射)。 | 大功率可加热生物组织(微波炉效应)。 | 大功率会灼伤皮肤和眼睛。 | 能量高度集中,即使小功率也可能对眼睛造成永久性损伤 |
| 天线/器件 | 需要天线,尺寸与波长成正比(低频天线巨大)。 | |----------------------|---| | 需要抛物面天线或阵列天线,尺寸相对较小。 | | | 需要LED或激光二极管作为光源,光电探测器接收。 | 需要激光器(谐振腔)产生,透镜系统进行准直聚焦。 |

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