up:: 2.1-物理层的基本概念

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2.2-物理层下面的传输媒体

笔记(不是重点,了解即可)

传输媒体,不属于计算机网络体系结构的任何一层,如果非要将它添加到体系结构中那只能将其放在物理层之下

在导引型传输媒体中,电磁波被导引沿着固体媒体传播:

常见的导引型传输媒体有同轴电缆、双绞线、光纤电力线

而非导引型传输媒体,是指自由空间可使用的电磁波

有无线电波、微波、红外线可见光

导引型传输媒体

可以看出各层都是共圆心的,也就是同轴心的,这就是同轴电缆名称的由来

注意这里的数字传输和模拟传输。。。后面会讲到。

这是无屏蔽双绞线电缆的示意图,这是屏蔽双绞线电缆的示意图

双绞线是最古老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,然后按照一定规则搅合起来就构成了双绞线

屏蔽双绞线电缆,比无屏蔽双绞线电缆增加了金属丝编织的屏蔽层,提高了抗电磁干扰的能力

由于光纤非常细,因此必须将它做成很结实的光缆

一根光缆少则只有一根光纤,再加上加强心和填充物,必要时还可放入远控电源线,就可以使抗拉强度达到几kg,完全可以满足工程施工的强度要求

光在光纤中传输到基本原理

在发送端,可以采用发光二极管或半导体激光器

作为光源,在接收端,可以采用光电二极管或激光检波器,检测光脉冲

当光从高折射率的媒体,射向低折射率的媒体时,其折射角将大于入射角

如图所示,因此如果入射角足够大,就会出现全反射,该过程反复进行,光也就沿着光纤传输下去

实际上,只要从先先中设到先行表面的光线的入射角大于某一个临界角度,就可以产生全反射,因此可以存在许多条不同角度热射的光线在一条光纤中进行传输,这种光纤成为多模光纤

由于光的色散问题,光在多模光纤中传输一定距离后,必然产生信号失真,也就是脉冲展宽 如图所示因此多模光纤只适合近距离传输

若光纤的直径减小到只有一个光的波长,则光纤就像一根波导那样,它可使光线一直向前传播,而不会产生多次反射,这样的光纤成为单模光纤

电力线作为传输媒体的情况,这并不是什么新技术,早在20世纪20年代初期就出现了

应用电力线传输信号的实例,最早是电力线电话,目前如果要构建家庭高性能局域网 采用电力线作为传输媒体,是不能满足要求的,对于装修时没有进行网络布线的家庭,可以采用这种方式,进行办公的企业来说,每间办公室的电脑数量不多,而又不希望跨办公室进行布线,也可以采取这种方式,每个办公室只需根据需求在电源插座上插入一个或多个电力猫即可

非导引型传输媒体

我们可以利用电磁波在自由空间的传播,来传送数据信息,这是电磁波的频谱,这段频率范围不用于电信领域,而这一段频率范围的电磁波很难产生和调制,由于频率非常高,波长就非常短,因此穿透障碍物的能力就非常弱

更为严重的是,该频段的电磁波对生物是有害的,因此人们很难利用该频率范围的电磁波,进行数据传输

从极低频到盛低频,也就是从极长波到盛长波,这些频段并不用于电信领域

无线电波

低频到甚高频,也就是从长波到米波这些频段的电磁波,又称为无线电波

无线电话,无线网络雷达,人造卫星接收射电天文

人体扫描等无线电波中的低频和中频频段,主要利用地面波进行传输

而高频和甚高频频段,主要是靠电离层的反射

微波

特高频到极高频,也就是从分米波到毫米波,这些频段的电磁波又称为微波

微波在空间主要是直线传播,由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间,因此它不能经过电离层的反射,传播到地面上很远的地方,传统的微波通信主要有两种方式,一种是地面微波接力通信,另一种是卫星通信

地球表面是个曲面,因此其传播距离受到限制,一般只有50km左右,但若采用1百米高的天线塔,则传播距离可增大到100km

为实现远距离通信,必须在一条微波通信信道的两个终端之间,建立若干个中继站

中继站,把前一站送来的信号经过放大后,再发送到下一站,故称为接力

红外线

例如电视空调等都配套有红外遥控器,以前的笔记本电脑基本都带有红外接口

可以进行红外通信,红外通信属于点对点无线传输,中间不能有障碍物,传输距离短,传输速率也很低

现在笔记本电脑已经取消了红外接口,但很多智能手机还带有红外接口,以方便用户对电视,空调等家用电器进行红外遥控

可见光

要使用某一段无线电频谱进行通信,通常必须得到本国政府有关