【计算机网络篇】物理层（1）接口特性和传输媒体

秒速五厘米 2024-04-17 06:45 4阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  🍔物理层要实现的功能
 *  🛸物理层接口特性
 *  🗃️物理层下面的传输媒体
 *   *  ⭐传输媒体的分类
     *   *  🎈导向型传输媒体
         *   *  🗒️同轴电缆
             *  🗒️双绞线
             *  🗒️光纤
         *  🎈非导向型传播媒体
         *   *  🗒️无线电波
             *  🗒️微波通信
             *  🗒️红外线
             *  🗒️激光

![在这里插入图片描述][3e0b1adbf64845f6b746f1a1079afbfa.png_pic_center]

## 🍔物理层要实现的功能 ##

物理层要实现的功能，就是在各种传输媒体上传输比特0和1，进而给其上面的数据链路层提供透明传输比特流的服务。![在这里插入图片描述][fceb055f68ad4b9b8ed7a1100118d44c.png]

## 🛸物理层接口特性 ##

（1）机械特性:说明接口所用的接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。

（2）电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。

（3）功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何意，规定接口电缆的各条信号线的作用。

（4）过程特性:说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。  
![在这里插入图片描述][2d54ba7d999f40bdaf41fc71eac50a9b.png]

## 🗃️物理层下面的传输媒体 ##

### ⭐传输媒体的分类 ###

![在这里插入图片描述][9899d36ed96546cba27876d1cf662bbb.png]

#### 🎈导向型传输媒体 ####

主要可以分为同轴电缆，双绞线，光纤三种

##### 🗒️同轴电缆 #####

![在这里插入图片描述][3f0972e733bc4579bcf7dbe772a2da4b.png]

##### 🗒️双绞线 #####

把2根相互绝缘的铜导线按一定密度互相绞合起来，就构成了双绞线  
在实际使用中，往往将多对双绞线一起包在一个绝缘保护套内，称为双绞线电缆  
![在这里插入图片描述][acea7b1b6780491ba9c516dae71fac9a.png]  
为了进一步提高双绞线电缆抗电磁干扰的能力，在双绞线电缆的绝缘保护套内，在多对相互绝缘的双绞线的外面，再包裹一层使用金属丝编织成的屏蔽层，就构成了屏蔽双绞线电缆![在这里插入图片描述][1932dc6527694c828d6a1bf651f87672.png]

在局域网里面基本都是使用双绞线作为传输媒体  
![在这里插入图片描述][b6e2e1d208764a46b715446df3341798.png]

##### 🗒️光纤 #####

光纤通信利用光脉冲在光纤中的传递来进行通信。由于可见光的频率非常高（约为10^8MHz量级），因此一个光纤通信系统的`传输带宽远大于`目前其他各种传输媒体的带宽![在这里插入图片描述][aa3a3a1c5bf44c16bde11f8cf076c764.png]  
![在这里插入图片描述][f1ec3ea8eac4499c8bfc317d1a245483.png]  
光波在光纤中不断发生全反射，光波就可以沿着光纤传输下去，由于入射角大于产生光的全反射现象的临界角度不止一个，因此，可以有入射角大于临界角的多条不同入射角的光波在同一条光纤中传输，这种光纤称为`多模光纤`，如下图  
![在这里插入图片描述][a366bcfbf2c647e5b1ff9e180b999d1c.png]  
如果将光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就会像一根波导那样，它可以使光波一直向前传播，而不会产生多次反射，这种光纤称为`单模光纤`，如下图  
![在这里插入图片描述][b4ed3aec349145268529db1ab02faaaf.png]  
由于光的色散问题，光在多模光纤中传输时，会出现脉冲展宽造成信号失真  
光在单模光纤中传输时，没有模式色散，不会出现脉冲展宽![在这里插入图片描述][707c2ec6af6a4413b81acfffbdcaf5be.png]

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![在这里插入图片描述][d94a6184c0784a08862a81b9924761a5.png]  
![在这里插入图片描述][97d09d4f2d0a4f708a19dcfdf5eca462.png]

#### 🎈非导向型传播媒体 ####

##### 🗒️无线电波 #####

在低频和中频波段，无线电波主要以地面波的形式沿着地面传播  
![在这里插入图片描述][4f7ebb8ea3664cd1ba469e87b59ee042.png]

在高频和甚高频波段，地面波会被地表吸收，无线电波主要依靠电离层的反射，再回到地球表面  
![在这里插入图片描述][ca206cb4a91a4d4fb926cb13c745fab7.png]

##### 🗒️微波通信 #####

微波在空间中主要是直线传播，由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此，它不像高频和甚高频波段的无线电波那样，可以经电离层反射传播到地面上很远的地方

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传统的微波通信主要有2种，一种是地面微波接力通信，另一种是卫星通信  
地面微波接力通信  
`由于微波在空间中主要是直线传播，而地球表面是个曲面，因此传播距离往往受到限制`，一般是50km只有。如果使用100m高的天线塔，传播距离可以达到100km  
为了利用微波实现远距离通信，必须在一条微波通信信道的两个终端之间，建立若干个中继站，中继站把前一站送来的信号，放大后再转发到下一站，因此称为接力  
![在这里插入图片描述][d77dc754c7744321a621f71d52afcf3d.png]

卫星通信  
常见的卫星通信方法，是在地球站之间，利用位于约26000km高空的人造同步地球卫星，作为中继器的一种微波接力通信，同步地球卫星发射出的电磁波，能辐射到地球上的通信覆盖区的跨度，可达18000km，面积约占全球的1/3。因此，只要在地球赤道上空的同步轨道上等距离地放置3颗互成120°的人造通信卫星，就能基本实现全球的通信

![在这里插入图片描述][bbbd02aa813a4cb3853803c46dac17bc.png]  
除了上述的人造同步地球卫星，还可利用中 低轨道人造卫星建立通讯系统。  
中低轨道人造卫星相对地球不是静止的，而是围绕地球进行旋转![在这里插入图片描述][a7b250ad1e414e3ea7c2254401d6310d.png]

##### 🗒️红外线 #####

![在这里插入图片描述][409b65ddc7d8472880288d6faf3a7590.png]

##### 🗒️激光 #####

激光是一种新型光源，具有亮度高，方向性强，单色性好，相干性强等特点。

按传输介质不同，可分为大气激光通信和光纤通信(前面介绍的导向型传输介质）。

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