物理層(3) 物理層 傳輸介質 傳輸裝置

2022-07-02 13:24:10 字數 4492 閱讀 4844

一、傳輸介質

傳輸介質是資料傳輸系統中在傳送裝置和接收裝置之間的物理通路,也稱為傳輸**,可以分為導向傳輸介質和非導向傳輸介質兩類。在導向傳輸介質中,電磁波或光波被導向沿著固體**傳播,包括雙絞線、同軸電纜、光纖等,而非導向傳輸介質就是指自由空間,傳輸方式包括微波、無線電、紅外線等。

傳輸**並不是物理層,傳輸**在物理層的下面,因為物理層是體系結構的第一層,因此有時稱傳輸**為0層,在傳輸**中傳輸的是訊號,但傳輸**並不知道傳輸的訊號代表什麼意思,但物理層規定了電氣特性,因此能夠識別所傳送的位元流。

二、雙絞線

把兩根互相絕緣的銅導線併排放在一起,然後用規則的方法絞合起來就構成了雙絞線,絞合可減少相鄰導線的電磁干擾。為了提高雙絞線的抗電磁干擾能力,可以在雙絞線的外面再加上金屬絲編織的遮蔽層,這就是遮蔽雙絞線(stp),無遮蔽層的雙絞線稱為非遮蔽雙絞線(utp),它們的結構如圖:

注:模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線,其通訊距離一般為幾到十幾公里,距離太長時,對於模擬傳輸要加放大器以便將衰減的訊號放大到合適的數值,對於數字傳輸則要加中繼器以便將失真的數碼訊號進行整形。

三、同軸電纜

同軸電纜由內導體銅質芯線、絕緣層、網狀編織的外導體遮蔽層以及保護塑料外層所組成,由於外導體遮蔽層的作用,同軸電纜具有很好的抗干擾特性,被廣泛用於傳輸較高速率的資料。如圖示:

按特性阻抗值的不同,同軸電纜可以分為50ω同軸電纜和75ω同軸電纜。

1)50ω同軸電纜

50ω同軸電纜主要用於在資料通訊中傳送基帶數碼訊號,又稱為基帶同軸電纜,在區域網中得到廣泛應用,用這種同軸電纜以10mbps的速率可將基帶訊號傳送1km。在傳輸基帶數碼訊號時,可以用曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼解決訊號的同步問題。

2)75ω同軸電纜

75ω同軸電纜主要用於模擬訊號傳輸,是有線電視系統(catv)中的標準傳輸電纜,這種電纜上傳送的訊號採用了頻分復用的寬頻訊號,75ω同軸電纜又稱為寬頻同軸電纜。寬頻同軸電纜用於傳輸模擬訊號時,其頻率達500mhz以上,傳輸距離可達100km。由於在寬頻傳輸系統中要用到放大器來放大模擬訊號,而放大器僅能單向傳輸訊號,因此在寬頻電纜的雙工通訊中,一定要有資料傳送和資料接收兩條分開的資料通路。

注:同軸電纜與雙絞線

由於外導體遮蔽層的作用,同軸電纜抗干擾特性比雙絞線好,被廣泛用於傳輸較高速率的資料,其傳輸距離更遠,但**較雙絞線貴。

四、光纖

光纖就是能導光的玻璃纖維或塑料纖維,利用光纖全反射原理傳遞光脈衝進行通訊就是光纖通訊,有光脈衝表示位元1,無光脈衝表示位元0,而可見光的頻率大約是108mhz,因此光纖通訊系統的頻寬遠遠大於目前其他各處傳輸**的帶席。

光纖在傳送端採用發光二極體或半導體雷射器,在電脈衝作用下產生出光脈衝,在接收端用光電二級管做成光檢測器,在檢測到光脈衝訊號時還原出電脈衝訊號。

4.1 光纖的構成

光纖主要由纖芯(實心的)和包層構成,光波通過纖芯進行傳導,包層較纖芯有較低的折射率,當光線從高折射率的介質射向低折射率的介質時,其折射角將大於入射角,因此,如果入射角足夠大,就會出現全反射,即光線碰到包層就會折射回纖芯,這個過程不斷重複,光也就沿著光纖傳輸下去。

光纖按傳輸方式可分為多模光纖和單模光纖。

4.2 多模光纖

多模光纖的光源為發光二極體,發出的可見光定向性較差,光以不同的角度進入纖芯,因此,存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸,由於光脈衝在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬,造成失真,因此多模光纖只適合於小容量、近距離傳輸。

4.3 單模光纖

光纖的直徑減少到只有乙個光的波長大小,則光纖就像一根波導那樣,它可使光線沿直線傳播,而不會產生多次反射,單模光纖就是按這樣的原理製成的,單模光纖的纖芯很細,直徑只有5-10um,只允行在一種模式中傳輸,同時使用定向型很好的雷射二極體,因此,單模光纖的損耗較小,大容量、傳輸距離遠。

4.4 光纖的特點

1)光纖直徑小,只有0.1mm,重量輕。

2)傳輸損耗小,中繼距離長,對遠距離傳輸成本更低。

3)光的頻率高108mhz,因此光纖通訊的傳輸頻寬遠大於其他傳輸介質的頻寬。

4)抗雷電和電磁干擾效能好

5)無串音干擾,保密性好,不易被竊聽或載獲資料。

注:光纖的缺點是將兩根光纖精確地連線需要專用裝置。

4.5 單模光纖與多模多纖的對比

五、無線電波

易產生,傳播距離元,易穿過建築物,可以被電離層反射,被廣泛用於通訊,無線電波是全方向傳播的,因此發射和接收裝置不必在物理上準確的對準。無線電波的特性與頻率有關,在低頻率上,無線電波能輕易通過障礙物,但是能量隨著與訊號源距離的增大而急速減少;在高頻上,無線電波趨於直線傳播並受障礙物的阻擋,還會被雨水吸收。

由於無線電波能傳得很遠,使用者間的相互串擾就是個大問題,所以,**都控制對使用者使用發射器的管制。

六、陸地微波

微波指頻率在0.3ghz-300ghz範圍的電磁波,陸地微波通訊就是利用此頻段的電磁波來傳遞資訊,目前主要使用2ghz-40ghz的頻率範圍。

陸地微波系統主要用途是完成遠距離遠端通訊服務和樓宇間建立短距離的點對點通訊。

微波具有如下特點:

1)微波波長短,接近於光波,在空間主要是直線傳播,而地球表面是乙個大曲面,微波會穿透電離層進入宇宙空間,因此傳輸距離受到限制,須設立中斷站增大傳輸距離。

2)微波頻率高,頻段範圍寬,因此通訊信通的容量大。

3)因為工業干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多,因而微波傳輸質量高。

4)微波無法穿透障礙物,因此相鄰微波站之間必須直視,距離不會太遠,一般為50km。

5)微波在空間會發散,某些微波可能被較低的大氣層或障礙物折射,從而比直線傳播的微波多走一段距離,產生多路衰減。

6)微波的傳播有時會受到惡劣氣候的影響。

七、衛星微波

衛星微波是陸地微波的延伸,利用人造地球衛星作為中繼站,**微波訊號,在多個微波站或地球站之間進行資訊互動,衛星微波通訊用於長途**、蜂窩**、電視傳播等應用。

衛星微波與陸地微波相比,具有以下優點:

1)通訊容量大

2)通訊距離遠。

2)覆蓋廣

3)廣播通訊和多址通訊

衛星微波與陸地微波相比,具有以下缺點:

1)傳播時延長250-270ms

2)誤位元速率較高

3)成本高

八、紅外線

紅外線的主要特點是不能穿透堅實的物體,這意味著一間房裡的紅外系統不會對其他房間的系統產生干擾,而其放竊聽的安全性要比無線電系統好,所以使用紅外系統不需要**授權。

紅外通訊使用調製非相干紅外線光的收發機進行,收發機互相置於視線內對準,直接或經房間天花板的淺色表面的反射傳遞訊號,被廣泛用於短距離通訊。電視使用的遙控裝置都利用了紅外線裝置,紅外線具有方向性、易於製造,也成為室內無線網的候選物件。

九、物理層的傳輸裝置

物理層的傳輸裝置主要有中繼器和集線器。

9.1 中繼器

中繼器的功能:對訊號進行再生和還原數碼訊號,對衰減的訊號進行放大,保持與原資料相同,以增加訊號傳輸的距離,延長網的長度。

中繼器的兩端:兩端的網路部分是網段,而不是子網,適用於完全相同的兩類網路的互連,且兩個網段速率要相同。中繼器只將電纜上的資料傳送到另一段電纜上,它僅作用於訊號的電氣部分,並不管資料中是否有錯誤資料或不適於網段的資料。

兩端可連相同**,也可連不同**。(可以是不同的介質),網路執行的協議應該是相同的。

5-4-3規劃:5指不能超過5個網段,4指不能超過4個物理裝置,3指只有其中的3個網段是可使用的。中繼器只能在規定的標準範圍內使用,否則網路會出故障。

9.2 集線器(多埠中繼器)

集線器的功能是對訊號進行再生放大**,對衰減的訊號進行放大,接著**到其他所有處於工作狀態的埠(除輸入埠),以增加訊號傳輸的距離,延長網的長度,不具備訊號的定向傳送能力,是乙個共享式裝置。

集線器的工作模式是廣播方式,它本身是乙個衝突域,它不能分割衝突域,另外,連線在集線器上的主機只能平分線路頻寬。

物理層 傳輸介質

1 同軸電纜 基本已淘汰 有粗細纜之分。速度 10mbps。2 雙絞線 網線 型別 遮蔽雙絞線,非遮蔽雙絞線 接頭 rj 45接頭 速度 3類10mbps,5類100mbps,超5類or更高千兆。例子 網線 a b的第乙個橙字和第三個綠字調換就是了 b 橙白,橙,綠白,藍,藍白,綠,棕白,棕 3 光...

物理層傳輸介質

傳輸介質 傳輸 傳輸媒介,它就是資料傳輸系統中在傳送裝置和接收裝置之間的物理通路 傳輸 並不是物理層。傳輸 在物理層的下面,因為物理層是體系結構的第一層,因此有時候稱傳輸 為0層。在傳輸 中傳輸的是訊號,但傳輸 並不知道所傳輸的訊號代表什麼意思。但物理層規定了電氣特性,因此能夠識別所傳送的位元流。雙...

物理層傳輸介質

傳輸介質 傳輸介質也稱傳輸 傳輸媒介。這個不是物理層,傳輸介質是第0層,物理層才是第1層。傳輸介質是傳送裝置和接收裝置之間的物理鏈路,傳輸介質裡面傳輸的就是電壓訊號,但是第0層傳輸媒介卻不知道傳輸的訊號是什麼意思,物理層卻能識別訊號意義,因此能夠識別傳輸的位元流。傳輸介質 網線裡面的雙絞線一般8組,...