物理层-第二三节传输介质和物理层设备
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了物理层-第二三节传输介质和物理层设备相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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传输介质：是数据传输系统中在发送设备和接受设备之间的物理通路，主要分为以下两类
- 导向性传输介质：电磁波被导向沿着固定媒介（如光纤）传播
- 非导向性传输介质：是自由空间，介质可以是空气、真空、海水等
一：导向性传输介质
（1）双绞线
双绞线：是古老、又最常用的传输介质；由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成
- 绞合的目的是为了减少相邻导线的电磁干扰
为了进一步提高电磁干扰能力，可以在双绞线的外面再加上一个由金属丝编织而成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线（STP）（相应没有屏蔽层的双绞线就称为非屏蔽双绞线（UTP））
生活中常见的双绞线样式如下
（2）同轴电缆
同轴电缆：由导体铜质线、绝缘层、网状编址屏蔽层和塑料外层构成；按特性阻抗数值不同，将同轴电缆分为以下两类
- 基带同轴电缆（50Ω）： 主要用于传送基带数字信号，广泛应用于局域网
- 宽带同轴电缆（75Ω）： 主要用于传送宽带信号，用于有线电视系统
同轴电缆具有良好的抗干扰特性，广泛应用于传输较高速率的数据，传输距离更远，但价格较双绞线贵
- 同轴电缆的“同轴”指的就是这个四部分共用一个轴线
生活中常见的同轴电缆样式如下
（3）光纤
A：光纤通信
光纤通信： 就是利用光导纤维（光纤） 传递光脉冲来进行通信（有光脉冲表示1，反之为0）；可见光的频率大约为108MHz，光纤通信的带宽是远远大于目前其他各种传输媒体的带宽的
光纤通信发出的是光信号，而计算机发送或识别的是电信号，因此整个过程中必然涉及光电转换。具体来说：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
B：光纤
光纤：主要由纤芯（实心）和包层构成，光波通过纤芯传导。由于包层折射率较低，因此当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，此时折射角大于入射角，如果入射角足够大，就会出现全反射，也即当光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复，光也就可以沿着光纤一直传输下去了
光纤可以分为以下两种
- 多模光纤：从不同角度入射的多束光线可以在一条光纤中传输；其光源为发光二极管；光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真；只适用于近距离传输
- 单模光纤：光纤的直径减小到仅一个光波长度时，光纤就像一根波导一样，可以使光线一直向前传播，而不会产生多次反射；其纤芯很细，制造成本高；单模光纤的光源为定向性很好的激光二极管；其衰减较小、适合远距离传输
C：光纤特点
光纤特点如下
- 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
- 抗雷电和电磁干扰性能好
- 无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数
- 体积小，重量轻
二：非导向性传输介质
无线电波：具有较强穿透力，可传远距离，广泛用于通信领域；信号向所有方向传播
微波：通信频率较高、频段范围宽、数据率高；例如地面微波接力通信、卫星通信；信号固定方向传播
红外线、激光：把要传输的信号分别转换为各自的信号格式，即红外光信号和激光信号；信号固定方向传播
三：物理层设备
（1）中继器
产生原因： 由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误
功能： 信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同，以增加信号传输的距离，延长网络的长度
中继器两端： 两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络的互连，且两个网段速率要相同。中继器只将任何电缆段上的数据发送到另一段电缆上，它仅作用于信号的电气部分，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据。两端可连相同媒体，也可连不同媒体。中继器两端的网段一定要是同一个协议
5-4-3规则： 网络标准中对信号的延迟范围做了具体的规定，中继器只能在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络故障。例如，在采用粗同轴电缆的10BASE5以太网规范中，互相串联的中继器的个数不能超过4个，而且用4个中继器串联的5段通信介质中只有3段可以挂接计算机，其余两段只能用作扩展通信范围的链路段，不能挂接计算机即“5-4-3规则”
（2）集线器（多端口的中继器）
功能： 对信号进行再生放大转发，对衰减的信号进行放大，接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口上，以增加信号传输的距离，延长网络的长度。不具备信号的定向传送能力，是一个共享式设备
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