2.2 物理层传输介质

（一）传输介质及分类

  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。

  物理层能区分电压，从而分析传输的数据是0还是1。但是传输媒体只是无脑的进行数据的传输。如果说物理层是傻瓜的话，传输媒体连傻瓜都不如。

传输介质

  1.导向性传输介质

  电磁波被导向沿着固体媒介（铜线 / 光纤）传播。

  2.非导向性传输介质

  自由空间。介质可以是空气、真空、海水等。

（二）导向型传输介质

（1）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。

  绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。

  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。

（2）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组成。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。

  为什么同轴电缆要叫“同轴”，就是因为这四层结构是共用一个轴心的。

  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，但价格比双绞线贵。

（3）光纤

  与前两种不同的是，光纤中传递的是光脉冲；前面两种传递的是电脉冲。

  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$10^{8}MHz$，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，即光纤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。

  图中虽然只画了一条光线。但是，只要入射角大于某个临界值，就都会发生全反射。因此，可以有不同入射角的多条光线同时在里面传输。

光纤的特点

  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。

（三）非导向性传输介质

  试想一下，如果没有“非导向性传输介质”，那么我们在使用手机给别人打电话的时候，我们的手机就必须要连着一条非常长的线，这显然是不实际的。

总结