物理层（二）

2.2 传输介质

2.2.1 双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输介质

传输介质也称传输媒体，是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通路。传输介质可分为:①导向传输介质，指铜线或光纤等，电磁波被导向为沿着固体介质传播:②)非导向传输介质，指自由空间(空气、真空或海水)，电磁波在非导向传输介质中的传输称为无线传输。
1、双绞线
双纹线是最常用的传输介质，在局域网和传统电话网中普遍使用。双绞线由两根采用一定规则并排绞合、相互绝缘的铜导线组成。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。为了进一步提高抗电磁干扰的能力，还可在双绞线的外面加上一层金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双线(STP)。无屏蔽层的双绞线称为非屏蔽双纹线(UTP)。双绞线的结构如图所示。

​ 双绞线的价格便宜，模拟传输和数字传输都可使用双绞线，通信距离一般为几千米到数十千米。双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。距离太远时，对于模拟传输，要用放大器放

2、网轴电缆
同轴电缆由内导体、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成，如图所示。同轴电缆一般分为两类:①50Ω同轴电缆，主要用于传送基带数字信号，在早期局域网中应用广泛:②)75Ω同轴电缆，主要用于传送宽带信号，在有线电视系统中应用广泛。因为外导体屏蔽层的作用，所以同轴电缆具有良好的抗干扰特性而被广泛用于传输较高速率的数据。

随着技术的发展和集线器的出现，在局域网领域基本上都采用双绞线作为传输介质。

3、光纤
光纤通信是指利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。有光冲表示1，无光脉冲表示0。可见光的频率约为10MHz，因此光纤通信系统的带宽极大。
光纤主要由纤芯和包层构成，纤芯很细，直径仅为8~100um，包层较纤芯有较低的折射率，光波通过纤芯进行传导。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，只要入射角大于某个临界角，就会出现全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯，这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。利用光的全反射特性，可让从不同角度入射的多条光线在一根光纤中传输，这种光纤称为多模光纤，多模光纤的光源为发光二极管。光脉冲在多模光纤中传输时逐渐展宽，造成失真，因此多模光纤只适合近距离传输。

2.2.2 物理层接口的特性

2.3 物理层设备

2.3.1 中继器

​ 中继器的主要功能是整形、放大并转发信号，以消除信号经过一长段电缆后产生的失真和衰减，使信号的波形和强度达到所需的要求，进而扩大网络传输的距离。其原理是信号再生(而非简单地放大衰减的信号)。中继器有两个端口，数据从一个端口输入，从另一个端口发出。端口仅作用于信号的电气部分，而不管是否有错误数据或不适于网段的数据。中继器是用米扩大网络规模的最简单的廉价互连设备。中继器两端的网络部分是网段，而不是子网，使用中维器连接的几个网段仍是一个局域网。中继器若出现故障，则对相邻两个网段的工作都产生影响。因为中继器工作在物理层，所以不能连接两个具有不同速率的局域网。

2.3.2 集线器

​ 集线器(Hub)实质上是一个多端口的中器。当 Hub 工作时，一个端口接收到数据信号后,因为信号在从端口到 Hub 的传输过程中已有衰减，所以 Hub 便对该信号进行整形放大，使之再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口。若同时有两个或多个端口输入，则输出时将发生冲突，致使这些数据都无效。从 Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起信号放大和转发作用，目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，即信息传输的方向是固定的，是标准的共享式设备。

传输的距离。其原理是信号再生(而非简单地放大衰减的信号)。中继器有两个端口，数据从一个端口输入，从另一个端口发出。端口仅作用于信号的电气部分，而不管是否有错误数据或不适于网段的数据。中继器是用米扩大网络规模的最简单的廉价互连设备。中继器两端的网络部分是网段，而不是子网，使用中维器连接的几个网段仍是一个局域网。中继器若出现故障，则对相邻两个网段的工作都产生影响。因为中继器工作在物理层，所以不能连接两个具有不同速率的局域网。

2.3.2 集线器

​ 集线器(Hub)实质上是一个多端口的中器。当 Hub 工作时，一个端口接收到数据信号后,因为信号在从端口到 Hub 的传输过程中已有衰减，所以 Hub 便对该信号进行整形放大，使之再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有(除输入端口外)处于工作状态的端口。若同时有两个或多个端口输入，则输出时将发生冲突，致使这些数据都无效。从 Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起信号放大和转发作用，目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，即信息传输的方向是固定的，是标准的共享式设备。