【计算机网络】物理层传输介质&设备.

物理层传输介质

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。

有两种介质：

导向性传输介质

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。

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。

同轴电缆

同轴电缆由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。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。

同轴电缆Vs双绞线

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，但价格较双绞线贵。

光纤（内高外低）

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10^8MHz，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!)和包层构成,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,即光线碰到包层时候就会折射回纤芯、这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。

特点：超低损耗，超长距离

两种光纤

光纤特点

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。

非导向传输介质

无线电波

无线电波:较强穿透能力,可传远距离,广泛用于通信领域(如手机通信)。

信号向所有方向传播

微波

微波微波通信频率较高、频段范围宽,因此数据率很高。

信号固定方向传播

两种传输方式：地面微波接力通信、卫星通信

卫星通信的优缺点：

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,再在空间中传播。

信号固定方向传播

物理层设备

中继器

诞生原因: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。

中继器的功能:对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。

中继器的两端:

• 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。（中继器不会存储转发，傻）

5-4-3规则：网络标准中都对信号的延迟范围作了具体的规定，因而中继器只能在规定的范围内进行，否则会网络故障。

5：只能由最多不超过五个网段（蓝线）

4：最多四个物理层设备

3：只有三个段可以挂计算机

集线器（多口中继器）

集线器的功能: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。

是广播形式的传送，所以易产生冲突。 集线器不能分割冲突域。所以集线器工作效率比较低

解决办法：连在集线器上的工作主机平分带宽