计网第二章：物理层4

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。

1、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。

（1）双绞线

1）最古老但又最常用的传输媒体。

2）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。

3）绞合度越高，可用的数据传输率越高。

4）两大类：

• 无屏蔽双绞线 UTP。

• 屏蔽双绞线 STP。

（2）同轴电缆

1）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。

2）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）两种广泛使用的同轴电缆：

• 基带同轴电缆 ：一条电缆只用于一个信道，直接传输数字信号，阻抗为50Ω，基带同轴电缆的最大距离限制在几公里；可分为两类： 粗缆和细缆。
• 宽带同轴电缆：宽带同轴电缆传输模拟信号，阻抗为75Ω，宽带电缆的最大距离可以达几十公里。

（3）光缆

1）光纤是光纤通信的传输媒体。通过传递光脉冲来进行通信。

2）其传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。

光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射

（4）光纤分类

1）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。

2）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。

3）光纤优点

• 通信容量非常大
•  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，不易被窃听或截取数据。
•  体积小，重量轻。

2、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。

1）无线电微波通信

（1）占有特殊重要的地位。

（2）微波频率范围：

• 300 MHz~300 GHz（波长1 m ~ 1 mm）。
• 主要使用：2 ~ 40 GHz。

（3）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。

（4）多径效应

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。

（5）误码率（即比特错误率）不能大于可容许的范围

• 对于给定的调制方式和数据率，信噪比越大，误码率就越低。
• 对于同样的信噪比，具有更高数据率的调制技术的误码率也更高。
• 如果用户在进行通信时不断改变自己的地理位置，就会引起无线信道特性的改变，因而信噪比和误码率都会发生变化。

2）远距离微波通信：微波接力

（1）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。

（2）主要特点：

• 微波波段频率很高，频段范围很宽，其通信信道的容量很大。
• 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。
•  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。

（3）主要缺点：

• 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。
• 有时会受到恶劣气候的影响。
• 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。
•  对大量中继站的使用和维护要耗费较多的人力和物力。

3）卫星通信

• 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。
• 但传播时延较大：在 250~300 ms之间。

4）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。