最新24物理层传输介质
物理层传输介质
物理层传输介质以物理层传输介质为标题，我们将探讨计算机网络中常用的物理层传输介质，包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输等。
一、双绞线双绞线是计算机网络中最常用的传输介质之一。
它由一对绝缘的铜线紧密绞合而成，采用对称传输方式。
双绞线分为无屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种类型。
其中，UTP常用于家庭和办公场所的局域网，而STP则用于一些对抗干扰要求较高的环境。
双绞线的传输距离较短，一般在100米以内。
它具有成本低、安装方便、易于维护等优点。
然而，双绞线的传输速率相对较低，受到信号衰减和干扰的影响较大，限制了其在长距离和高速传输方面的应用。
二、同轴电缆同轴电缆是一种由中心导体、绝缘层、金属网层和外层包覆层组成的传输介质。
它通过中心导体传输信号，而金属网层则用于屏蔽外界干扰。
同轴电缆常用于有线电视网络和以太网中。
同轴电缆的传输距离较长，可达数百米甚至数千米。
它具有较高的传输速率和较好的抗干扰能力，适用于长距离和高速传输。
然而，同轴电缆的安装维护相对较为复杂，成本较高。
三、光纤光纤是一种利用光传输信号的传输介质。
它由一个或多个纤维芯和包覆层组成，纤维芯是由高纯度的玻璃或塑料制成。
光纤可以实现高速、长距离的传输，广泛应用于远程通信和局域网等领域。
光纤具有传输速率高、抗干扰能力强、传输距离远等优点。
它还可以同时传输多个信道，实现频分复用。
然而，光纤的安装和维护成本较高，对环境要求较严格，需要专用设备进行连接和测试。
四、无线传输无线传输是一种通过无线电波传输信号的传输方式。
它采用无线电频谱进行通信，常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙、红外线等。
无线传输具有便捷、灵活的特点，可以实现移动通信和宽带接入。
它适用于无线网络覆盖较广的场景，如公共场所、移动通信等。
然而，无线传输受到信号干扰和传输距离限制，传输速率和稳定性相对较低。
不同的物理层传输介质具有各自的特点和适用场景。
双绞线适用于局域网；同轴电缆适用于长距离和高速传输；光纤适用于远程通信和高速传输；无线传输适用于移动通信和无线网络。
物理层的信息传输格式和设备
物理层的信息传输格式和设备
物理层是计算机网络中的基础层，负责将数字数据转换为物理信号并通过传输介质进行传输。
物理层的信息传输格式和设备包括以下几个方面：
1. 传输介质：物理层的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等，无线传输介质有无线电波和红外线等。
2. 编码方式：为了将数字数据转换为物理信号进行传输，物理层需要采用一种编码方式。
常见的编码方式有不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
3. 调制方式：调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制等。
4. 网卡：网卡是物理层与数据链路层之间的接口设备，负责将计算机中的数字数据转换为物理信号进行传输。
网卡通常包括一个物理接口和一个驱动程序。
5. 中继器：中继器是物理层中的信号放大器，用于增强信号的弱化程度并延长传输距离。
中继器通常用于有线传输介质。
6. 放大器：放大器是无线传输介质中的信号放大器，用于增强信号的弱化程度并延长传输距离。
物理层的信息传输格式和设备是计算机网络中非常重要的部分，它们直接影响着网络的传输速度、质量和安全性。
了解物理层的信息传输格式和设备，对于网络的优化和维护非常有帮助。
物理层_有线传输介质
有线传输介质物理层的功能是实现比特流的传输。
111100100011做个比特流从一端流向另一端的动画物理层的功能是实现比特流的传输。
111100100011比特流 111100100011物理层把比特流传送到物理层下面的传输媒体上物理传输媒体电信号（或光信号）在物理传输媒体中传播物理层下面的传输媒体传输媒体也称为传输介质，是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。
物理层下面的传输介质传输介质按照是否有形可分为两大类：⏹导引型传输介质（有线传输介质）⏹非导引型传输介质（无线传输介质）有线传输介质•双绞线•无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)•屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) •同轴电缆•50 Ω同轴电缆•75 Ω同轴电缆•光缆第二章物理层无线传输介质短波通信（即高频HF无线电通信）地球表面电离层微波通信⏹地面微波接力通信⏹卫星通信无线传输介质微波通信⏹⏹卫星通信地面站之间的直视线路地球22,300公里地球双绞线•把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，逆时针方向绞合（twist）而成。
消除：近端串扰Crosstalk•绞距（扭距）绞距越紧（小），越均匀，则抵销效果越好，传输性能越好•使用双绞线最多的地方就是电话系统。
连接用户电话机到电话交换机的双绞线称为用户线或用户环路（subscriber loop）。
双绞线主要分为两种⏹无屏蔽双绞线⏹屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UTP 屏蔽双绞线STP无屏蔽双绞线ＵＴＰ无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair) 是最常用的网络介质。
在 LAN 中，UTP 电缆由多对有彩色标记的电线组成。
这些电线绞合在一起，并用软塑料套包裹，以避免受到物理损坏。
电线的绞合有助于防止其他电线的信号干扰。
屏蔽双绞线ＳＴＰ屏蔽双绞线 (STP)是在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织的金属箔屏蔽层，以提高双绞线抗电磁干扰能力减少串音。
《物理层传输介质》PPT课件
双绞线由两根绝缘铜导线按螺旋状缠绕在一起, 一对双绞线形成一 条通信链路。
双绞线上可以传输模拟信号和数字信号；
带宽：与导线的粗细、长度及螺旋的密度有关；
非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）；
应用
连接电话机和电话端局，传输模拟信号，可以传输几公里；
用于住宅因特网接入，如使用普通模拟电话线和拨号调制解调 器的住宅接入（56Kbps），使用数字用户线的宽带住宅接入
课 题：传输介质 目的要求：导向传输介质、非导向传输介质、宽带 接入技术. 教学重点：双绞线、xDSL技术 教学难点：近端串扰、DLS技术 教学课时：2 教学方法：讲授、练习 本次课涉及的学术前沿： 教学内容与步骤：
物理层下面的传输媒体
电信领域使用的电磁波的频谱
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
宽带同轴电缆：阻抗为75，一般传输模拟信号。传输 距离长，速率高，最常用做有线电视电缆。采用有线电 视网络提供因特网接入，是宽带住宅接入的另一种可选 方式。
13
同轴电缆
可传输模拟信号和数字信号 用于点到点链路 和多点链路 <=185m细缆， <=500m粗缆 抗干扰性较好。 价格相对居中。
无线电 微波
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电
调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
物理层的组成
物理层的组成物理层是计算机网络中的基础层，它负责传输原始的比特流。
它是网络协议中的第一层，位于数据链路层的下方。
物理层的组成包括传输介质、信号和编码三个方面。
传输介质是物理层的核心组成部分，它是数据传输的媒介。
常见的传输介质有铜缆、光纤和无线电波等。
铜缆是一种常用的传输介质，其主要有双绞线和同轴电缆两种类型。
双绞线由多根细铜线绞合而成，具有良好的抗干扰能力和传输速度。
同轴电缆由内部导体、绝缘层、金属屏蔽层和外部绝缘层组成，适用于长距离传输和高速传输。
光纤是一种以光信号传输数据的传输介质，它由光纤芯、包层和护套组成，具有大带宽、低损耗和抗干扰能力强的特点。
无线电波是一种无线传输介质，通过调制和解调技术将比特流转化为无线电信号进行传输。
信号是物理层的另一个重要组成部分，它是数据在传输介质上的电压或电流的变化。
常见的信号类型有模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，它可以取无限个值。
数字信号是离散的信号，它只能取有限个值。
在数据传输过程中，数字信号通常会经过调制技术将其转化为模拟信号，再经过解调技术将其转化回数字信号。
编码是物理层的第三个组成部分，它将数据转化为比特流进行传输。
常见的编码方式有非归零编码和曼彻斯特编码。
非归零编码将每个比特表示为一段时间内电压的存在或不存在，其中常用的编码方式有不归零不反向编码和不归零反向编码。
曼彻斯特编码将每个比特表示为一段时间内电压的上升或下降，其中常用的编码方式有差分曼彻斯特编码和差分曼彻斯特反向编码。
物理层的组成包括传输介质、信号和编码三个方面。
传输介质是数据传输的媒介，包括铜缆、光纤和无线电波等。
信号是数据在传输介质上的电压或电流的变化，有模拟信号和数字信号两种类型。
编码将数据转化为比特流进行传输，有非归零编码和曼彻斯特编码等方式。
这些组成部分共同构成了物理层，为上层的数据传输提供了基础支持。
物理层的概述
物理层的概述整体来看，物理层在计算机网络体系结构中就像是大楼的地基，是很基础也很关键的一层。
大致分这么几个部分来理解它。
首先是传输介质，这是物理层数据传输的基础，常见的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。
拿双绞线来说，像我们平常在家里上网用的网线很多就是双绞线，它把电信号在不同设备之间传递。
光纤则适用于高速、长距离的传输，像在大型网络骨干网的建设中就经常用到。
然后是信道复用技术，这是为了更高效利用传输介质而存在的。
比如时分复用，就像是几个人共用一条道路，但是每个人按不同时间来使用这条路一样，不同的信号在不同的时间片里在信道上传输。
频分复用则类似把道路分成不同的频段车道，不同信号在不同频段上同时传输。
还有物理层的接口特性。
它主要包括机械特性，比如接口的形状、尺寸等；电气特性，规定信号的电压范围，比如某种线路上传输的信号高电平可能是5伏左右，低电平可能是0伏等；功能特性，像指出哪根线是用来传输数据的，哪根线是用来控制的；规程特性，阐述使用接口的操作步骤等。
主要的脉络可以这样理解，物理层要做的事情就是把数据在物理介质上进行传输，无论数据最后是怎么表示的，都是通过这些物理介质和相应的技术进行传递。
核心内容就是怎么通过各种物理手段保证数据能够从一个节点传递到另一个节点。
对了还有个方面容易被忽视，就是物理层其实和上层协议是有联系的。
上层协议发出的数据，物理层要能适应它的传输要求，如果物理层出现问题，上层协议运行起来也会出现各种状况，比如说网络卡顿的原因可能是物理层的传输介质损坏或者是信道复用技术配置出了问题。
我最初困惑这物理层怎么这么复杂又这么底层，后来领悟到正是它的完整性和基础性才支撑起整个计算机网络大厦的。
这就像建造桥梁，最开始得把桥墩这些基础部分做好才能在上面搭建桥面和其他附属设施等。
理解物理层最好的办法就是从实际的网络环境出发，比如看看家里组网用到了哪些物理设备，它们之间是怎么连接和通信的，这样就会更深刻一些。
物理层的概述
物理层的概述物理层是计算机网络体系结构中的最底层，整体来看是这样，它主要负责在物理介质上传输原始的比特流。
大致分这几个部分呢，首先是传输介质。
常见的传输介质包括有线介质和无线介质。
有线介质像双绞线，我们家里的网线很多就是双绞线，它成本比较低，容易安装，在短距离传输中很常见。
还有同轴电缆，以前有线电视信号就用这种介质传输，它的传输性能较好。
光纤就是更高级一点的了，现在的高速宽带网络很多都靠光纤，因为它传输速度极快、带宽大而且抗干扰能力强。
无线介质呢，最常见的就是无线电波了，我们的wifi 就是利用无线电波传输数据的。
再就是物理层的设备，比如说中继器吧。
假设在一个远距离传输的网线线路中，信号传输一段距离后会衰减变得很弱，中继器这个时候就起作用了，它可以对信号进行再生和放大，让信号能够继续在网络中传输更远的距离。
还有集线器，以前在小型网络布线中经常使用，它把各个设备连接起来，可以多个端口同时接收和发送数据。
物理层的核心内容是确定与传输媒体接口的一些特性。
主要包括机械特性，就像接口是什么形状的、有多少引脚这些。
电气特性这方面，规定了电压的范围等内容，比如说规定什么样的电压表示1或者0。
功能特性则是定义每条线的功能，像控制信号或者数据信号等。
还有规程特性，它说明在不同功能情况下，事件出现顺序的关系，就好比什么时候开始传输数据，什么时候进行信号的检测等。
对了还有个方面，物理层的数据单位是比特。
它只负责把这些比特从一个节点传输到另一个节点，不关心这些比特到底组合起来代表什么意义，那是上层的事。
这一点就像是快递员只负责把包裹送到相应地址，包裹里是什么东西他并不关心一样。
对于物理层的理解，还可以从实际生活入手，就像前面说的网线、wifi等例子一样。
只要多联想身边和网络连接相关的东西，就能够加强对物理层的理解。
我曾经的困惑就是在理解规程特性的时候，感觉特别抽象。
后来我通过想象发送邮件的过程来理解它。
从写邮件、点击发送、服务器接收处理、再到对方收到邮件这些步骤都是有顺序性的，就类似物理层规程特性里事件的顺序关系。
03 物理层概述、数据通信、传输介质
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计算机网络技术基础
人民邮电出版社
屏蔽双绞线
优点
传输质量较高；电缆尺寸和重量与UTP相当。
缺点
安装不合适有可能引入外界干扰；成本较高。
2、同轴电缆
同轴电缆由两个导体组成，是一个空心圆柱 形网状导体围裹着一个实心导体的结构。
光纤的特点
传输特性：数据传输率可达几千Mb/s，传输 距离达几千米。 连 通 性：普遍用于点到点的链路。 地理范围：6km～8km的距离内不用中继器传 输。 抗干扰性：不受电磁波干扰或噪声影响。 价 格：目前价格较高，但随着技术的改 进会大幅下降。
32
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
无线传输介质
计算机网络技术基础 人民邮电出版社
DTE
DCE
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20 （b）近程连接
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20
1 2 3 4 5 8 7 6 20
（a）远程连接
1 2 3 4 5 8 7 6 20
EIA RS-232-C接口的物理特性
两个DTE通过DCE进行通信的例子
人民邮电出版社
信道容量
2、香农公式 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪 比越大，则信息的极限传输速率就越高。只要信 息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一 定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以 要提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码 元能携带更多个比特的信息量。这就需要采用多 元制（又称多进制）的调制方法。
DTE-A 信号线与控制线 DCE-A 调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境 用户设施
计算机网络中的传输介质与物理层协议
计算机网络中的传输介质与物理层协议计算机网络是由物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层组成的，而其中物理层起到了连接网络设备并传输数据的作用。
物理层通过电缆、光纤等传输介质以及协议来实现网络设备之间的数据传输。
本文将详细介绍计算机网络中的传输介质与物理层协议。
一、传输介质在计算机网络中，传输介质是指用于在不同设备之间传输数据的物质媒介，常见的传输介质包括：1. 电缆电缆是计算机网络中最常用的传输介质之一。
常见的电缆类型有双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线适用于较短距离和低速传输，适用于家庭和小型办公环境。
同轴电缆适用于长距离和高速传输，常用于电视有线网络。
光纤是一种高速、长距离传输的传输介质，由于其抗干扰性好，适合于高速网络环境。
2. 无线信号除了有线电缆外，计算机网络还可以通过无线信号进行数据传输。
常见的无线传输介质有WIFI、蓝牙、红外线等。
无线传输介质适用于移动设备之间的数据传输，具有灵活性和便捷性。
二、物理层协议物理层协议是指在计算机网络中约定设备之间物理连接和数据传输方式的规范。
下面介绍几种常见的物理层协议：1. 以太网协议以太网是目前使用最广泛的局域网传输技术，其物理层协议主要是通过电缆进行数据传输。
根据传输速率的不同，以太网协议分为10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等多种版本。
2. RS-232协议RS-232是一种串行通信协议，常用于计算机和外设之间的连接。
RS-232协议定义了连接设备之间的物理接口和通信规范，适用于较短距离的数据传输。
3. USB协议USB（Universal Serial Bus）是一种用于计算机和外部设备之间的通信接口标准。
USB协议规定了USB接口的物理连接和数据传输方式，具有广泛的应用范围和较高的传输速率。
4. HDMI协议HDMI（High-Definition Multimedia Interface）是一种高清晰度多媒体接口标准。
物理层传输介质
物理层传输介质物理层是计算机网络中的第一层，负责实现数据在传输介质中的传输。
传输介质是物理层的核心组成部分，它决定了数据传输的速度、距离和可靠性。
传输介质可以分为有线传输介质和无线传输介质两种类型。
有线传输介质是通过电缆或光缆等物理媒介传输数据的方式。
在有线传输介质中，最常见的是双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线是一种使用两根绝缘导线对传输信号进行编织的电缆，具有抗干扰能力强、传输距离远等特点，常用于局域网中。
同轴电缆是在中心导线周围加一层金属屏蔽层和一层绝缘层的电缆，用于传输高频信号和视频信号。
光纤则是利用光的传输进行数据传输的一种介质，具有传输速度快、大容量等优点，常用于长距离传输和高速网络中。
无线传输介质则是通过电磁波进行数据传输的一种介质。
其中，无线电波是最常见的无线传输介质，包括了广播、Wi-Fi、蓝牙等技术。
无线电波的传输距离和传输速率取决于频率的高低，低频无线电波传输距离较远但速率较慢，高频无线电波传输速率快但传输距离较短。
另外，红外线和激光也是无线传输介质中的一种，常用于近距离传输，如红外线遥控器和光纤通信。
在选择传输介质时，需要根据实际需求综合考虑多方面因素。
首先是传输速度，如果需要高速传输大量数据，则可以选择光纤等高速传输介质。
其次是传输距离，如果需要远距离传输数据，则应选择传输距离远的介质，如光纤。
再次是成本和可靠性，有线传输介质相对来说成本较低且较为稳定，无线传输介质则更加灵活但受到干扰等因素影响较大。
总结来说，物理层传输介质是计算机网络中的基础，决定了数据传输的速度和可靠性。
在选择传输介质时，需要根据实际需求综合考虑速度、距离、成本和可靠性等因素，以满足网络传输的要求。
无论是有线传输介质还是无线传输介质，都有各自的优缺点，需要根据实际情况选择合适的介质来进行数据传输。
物理层（3）物理层传输介质传输设备
物理层（3）物理层传输介质传输设备⼀、传输介质 传输介质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，也称为传输媒体，可以分为导向传输介质和⾮导向传输介质两类。
在导向传输介质中，电磁波或光波被导向沿着固体媒体传播，包括双绞线、同轴电缆、光纤等，⽽⾮导向传输介质就是指⾃由空间，传输⽅式包括微波、⽆线电、红外线等。
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。
⼆、双绞线 把两根互相绝缘的铜导线并排放在⼀起，然后⽤规则的⽅法绞合起来就构成了双绞线，绞合可减少相邻导线的电磁⼲扰。
为了提⾼双绞线的抗电磁⼲扰能⼒，可以在双绞线的外⾯再加上⾦属丝编织的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线（STP），⽆屏蔽层的双绞线称为⾮屏蔽双绞线（UTP），它们的结构如图： 注：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到⼗⼏公⾥，距离太长时，对于模拟传输要加放⼤器以便将衰减的信号放⼤到合适的数值，对于数字传输则要加中继器以便将失真的数字信号进⾏整形。
三、同轴电缆 同轴电缆由内导体铜质芯线、绝缘层、⽹状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层所组成，由于外导体屏蔽层的作⽤，同轴电缆具有很好的抗⼲扰特性，被⼴泛⽤于传输较⾼速率的数据。
如图⽰： 按特性阻抗值的不同，同轴电缆可以分为50Ω同轴电缆和75Ω同轴电缆。
1）50Ω同轴电缆 50Ω同轴电缆主要⽤于在数据通信中传送基带数字信号，⼜称为基带同轴电缆，在局域⽹中得到⼴泛应⽤，⽤这种同轴电缆以10Mbps 的速率可将基带信号传送1km。
在传输基带数字信号时，可以⽤曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码解决信号的同步问题。
2）75Ω同轴电缆 75Ω同轴电缆主要⽤于模拟信号传输，是有线电视系统（CATV）中的标准传输电缆，这种电缆上传送的信号采⽤了频分复⽤的宽带信号，75Ω同轴电缆⼜称为宽带同轴电缆。
物理层的组成
物理层的组成物理层是计算机网络中的基本组成部分，负责传输数据的物理连接和电信号转换。
它位于网络分层模型的最底层，为上层提供可靠的传输媒介。
本文将从人类的视角出发，用生动的语言描述物理层的组成和作用。
我们来谈谈物理层的主要组成部分。
物理层主要由传输介质和传输设备组成。
传输介质可以是电缆、光纤或无线信号等，它们负责将数据以电信号的形式传递。
而传输设备包括网卡、中继器、集线器等，它们负责将电信号转换成计算机可以理解的数据。
在物理层中，最常见的传输介质是电缆。
电缆可以分为双绞线、同轴电缆和光纤。
双绞线是一对细细的铜线，它们被缠绕在一起以减少干扰。
同轴电缆由一个中心的导线和一个外层的屏蔽层组成，用于传输高频信号。
而光纤则是用光信号来传输数据的，它由纤维和光缆组成，具有高速传输和抗干扰的特点。
除了传输介质，物理层中的传输设备也起着至关重要的作用。
网卡是计算机与网络之间的桥梁，它负责将数据转换成电信号并通过传输介质传输出去。
中继器是物理层中最简单的设备，它用于将信号放大并延长传输距离。
而集线器则可以将多个设备连接在一起，形成一个局域网。
物理层的作用不仅仅是传输数据，它还负责数据的编码和调制。
编码是将数据转换成电信号的过程，常见的编码方式有曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
调制则是将数字信号转换成模拟信号的过程，常见的调制方式有调频调制和调幅调制。
总的来说，物理层是计算机网络中至关重要的一层，它负责将数据从一台计算机传输到另一台计算机。
通过传输介质和传输设备的配合，物理层能够实现高速、可靠的数据传输。
了解物理层的组成和作用，有助于我们更好地理解计算机网络的工作原理，并能够更好地解决网络故障和优化网络性能。
无论是在家庭网络中还是在大型企业网络中，物理层都扮演着不可或缺的角色。
让我们一同感受物理层的魅力吧！。
物理层网络设备和传输介质最新PPT资料
• 交叉线一般用在两个网卡之间的连接、两个交换机或集线 器端口的连接上（Up-Link与另一个设备的普通端口连接除 外）。
双绞线的制作工艺
– 双绞线与RJ-45头的连接
• AMP NETCONNECT：指的是该双绞线的生产商。 • CATEGORY 5e CABLE： 指该双绞线通过UL测试，达到超5类
标准。 • E138034 1300：代表其产品号。 • 24AWG：说明这条双绞线是24 AWG电线的线对所构成。铜电
缆的直径通常用AWG(American Wire Gauge)单位来衡量。通 常AWG数值越小，电线直径越大。我们通常使用的双绞线均是 24AWG。 • CM/MP（UL）、CMG/MPG(UL) VERIFIED： 表示该双绞线 的类型且该双绞线满足UL(Underwriters Laboratories Inc. 业者 实验室)的标准要求。
第三章物理层网络设备和传输介 质
第三章 物理层设备及传输介质
• 3.1 双绞线（TP，Twisted Pairwire） • 3.2 同轴电缆 • 3.3 光纤 • 3.4 网络接口卡（网卡 NIC） • 3.5 中继器 • 3.6 集线器
网络传输介质
• 一、局域网传输介质
– 双绞线 • 传输距离：100米
双绞线的RJ-45连接头
双绞线线序标准
– T586A标准 • 白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕
– T586B标准 • 白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕
双绞线的接线类型
• 不管是T586A还是T586B，只要双绞线的两端按同一个标 准做出来的网线，就称为采用平行接法做的网线，也叫直 连线（straight through cable）。
物理层的传输介质
物理层的传输介质
嘿，咱今儿来聊聊物理层的传输介质呀！这玩意儿可太重要啦，就像我们生活中的道路一样。
你想想，没有路，我们咋能去到想去的地方呢？传输介质不就是信息传输的“路”嘛！
先说双绞线吧，它就像是个勤劳的小蜜蜂，默默地为网络传输贡献着力量。
虽然它看起来普普通通，但却非常实用呢！它能在很多场合发挥作用，把信息准确无误地传递过去。
然后是同轴电缆，这家伙可有些年头啦，就如同一位经验丰富的老者。
它曾经可是立下了汗马功劳呢！虽然现在可能不那么耀眼了，但在一些特定的领域，它依然不可或缺呀。
光纤呢，哇哦，那可真是高科技的代表啊！它就如同闪电一般，传输速度超级快，让信息瞬间就能到达目的地。
它那么纤细，却蕴含着巨大的能量，是不是很神奇？
无线传输介质呢，就更有趣啦！就好像空气一样，无处不在。
我们不用被那些线缆束缚，随时随地都能进行信息传输。
这多自由啊！
你说，要是没有这些传输介质，我们的世界会变成什么样呢？那肯定会乱套啦！信息没法传递，网络瘫痪，我们的生活岂不是要回到原始时代？所以啊，可别小看这些传输介质，它们可是支撑着我们现代信息社会的重要基石呢！它们各有各的特点和优势，共同为我们构建起了一个高效、便捷的信息传输网络。
总之，物理层的传输介质就是这么神奇，这么不可或缺！我们得好好珍惜它们，让它们更好地为我们服务呀！。
物理层传输介质的优缺点和性能评估方法
物理层传输介质的优缺点和性能评估方法物理层传输介质是计算机网络中用于数据传输的物理媒介。
选择合适的传输介质对于网络的性能和可靠性至关重要。
本文将详细介绍几种常见的物理层传输介质，包括优缺点和性能评估方法。
一、双绞线1. 优点：- 成本低廉，容易获得。
- 容易安装和维护。
- 可以支持较高的带宽需求。
- 抗干扰能力强，适用于长距离传输。
2. 缺点：- 传输速率较低，对于高速网络不够理想。
- 信号衰减较大，传输距离受限。
- 可靠性较差，易受到外界干扰。
3. 性能评估方法：- 传输速率：通过测量数据传输的速度来评估，速率越高越好。
- 频带宽度：介绍传输信号的频率范围，宽带越宽越好。
- 信号衰减：测量在传输过程中信号衰减的程度，衰减越低越好。
- 串音和互补：通过测试信号传输中的串扰和互补情况来评估传输质量。
二、同轴电缆1. 优点：- 传输速率高，适用于高速网络。
- 信号衰减较小，传输距离较长。
- 抗干扰能力强，适用于工业环境。
- 容易安装和维护。
2. 缺点：- 成本较高。
- 对电缆连接质量要求高。
- 传输带宽受限。
- 可靠性较差，易受到外界干扰。
3. 性能评估方法：- 传输速率：同样通过测量数据传输速度来评估，速率越高越好。
- 频带宽度：介绍传输信号的频率范围，宽带越宽越好。
- 信号衰减：测量在传输过程中信号衰减的程度，衰减越低越好。
- 串音和互补：同样通过测试信号传输中的串扰和互补情况来评估传输质量。
三、光纤1. 优点：- 传输速率极高，适用于高速网络和长距离传输。
- 信号衰减极小，传输距离远，并且不受电磁干扰。
- 安全性高，难以截获信号。
- 较低的延迟和较高的带宽。
2. 缺点：- 成本较高，布线和维护也较为复杂。
- 对连接质量要求高。
- 易被弯曲或损坏，需要小心使用。
3. 性能评估方法：- 传输速率：通过测量数据传输速度来评估，速率越高越好。
- 频带宽度：介绍传输信号的频率范围，宽带越宽越好。
- 信号衰减：测量在传输过程中信号衰减的程度，衰减越低越好。
物理层下的传输介质
物理层下的传输介质传输介质是指通信中实际传送信息的载体，通常可以分为有线和无线两类。
1、有线传输介质有线传输介质传输信号的性能较好，成本低，易安装和维护，主要适用于短距离通信和架设电缆比较容易的场合。
1.双绞线TP(Twist Pair－wire)组成：为减少信号间的串扰，由两根互相绝缘的铜导线按照一定的密度互相扭绞在一起。
传输特性：模拟传输每隔5-6公里需加放大器将衰减了的信号放大到合适的量级；数字传输每隔2-3公里需加中继器（转发器）对失真了的信号进行整形。
特点：成本低、易维护和安装，带宽较宽，通信距离通常为几到几十公里，速率达100-155Mbps。
适用：电话系统、微机局域网。
2.同轴电缆（Coaxial Cable）组成：按同轴形式的一个线对构成。
分类：按照同轴电缆的直径大小可将其分为粗缆适用于较大型的局域网，标准距离长，可靠性高，总体造价高，安装难度大，但不必切断电缆。
细缆造价低，且安装相对简单，但要切开电缆。
传输特性：按照特性阻抗数值的不同可以分为50Ω基带同轴电缆，传输离散的数字信号，可以将10Mbps 速率的基带数字信号传送1Km-1.2Km，广泛应用于局域网中。
75Ω宽带同轴电缆，用于模拟传输系统（也可以传输数字信号，传输时需进行数模-模数的转换），可用FDM技术传输多路信号，覆盖范围广泛，远距离传输需用放大器，是有线电视系统中的标准传输电缆。
因放大器只能单向工作，因此模拟传输系统又可分为双缆系统和单缆系统特点：与双绞线相比，成本较高，安装较复杂；频带较宽，数据速率较高，传输距离较大，抗干扰能力较强，是用途广泛的传输介质。
适用：高速、高频通信（如长距离的电话、电报、有线电视系统和短距离系统连接的通信线路以及局域网中）。
3.光纤(fiber)组成：光导纤维（Optical Fiber）简称光纤，由能传导光波的石英玻璃纤维外加低折射率的保护层组成。
传输特性：利用光导纤维传递光脉冲来进行的,有光信号为1，无光信号为0，光信号在光纤中进行全反射。
物理层物理层设备传输介质
物理层物理层设备传输介质物理层基本概念：解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据⽐特流，不是指具体的传输媒体物理层主要任务：确定与传输媒体接⼝有关的⼀些特性物理层特性机械特性电⽓特性：⼆进制功能特性：电平的意义规程特性：规定各条物理线路的⼯作规程和时序关系。
传输介质和分类传输介质也被称为传输媒体/传输媒介，他是数据传输系统中在发送设备和接受设备之间的物理链路注意：传输截⽌并不属于物理层，传输介质在物理层的下⾯，物理层属于计算机⽹络体系结构中的第⼀层，则传输截⽌属于第0层。
分类：导向型传输介质：电磁波被导向沿着固体介质（铜线/光纤）传播双绞线（电脉冲） STP：⾮屏蔽双绞线UTP:屏蔽双绞线同轴电缆：（电脉冲）基带同轴电缆：主要传输基带信号，局域⽹中⼴泛应⽤宽带同轴电缆：主要传输宽带信号光纤（传递光脉冲）：全反射原理光纤通信系统的带宽远远⼤于其它各种传输媒体的带宽。
损耗低，适合远距离传输多模光纤（适合近距离传输）单模光纤（适合远距离传输）⾮导向型传输介质：⽆线电波（信号向所有⽅向传播）微波（信号固定⽅向传播）红外线，激光（信号固定⽅向传播）物理层设备中继器功能：对信号进⾏再⽣和还原。
中继器的两端：两端的⽹络部分是⽹段两端可连接相同的媒体（即传输介质），也可连不同的媒体。
中继器两端的⽹段必须为同⼀个协议（由于中继器不会存储转发，傻⽠式数据传输）5-4-3规则：集线器（多端⼝的中继器）：功能：对信号进⾏再⽣放⼤，对衰减的信号进⾏放⼤，接着转发到其它所有处于⼯作状态的端⼝上（除外输⼊端⼝），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输能⼒，是⼀个共享式设备集线器⽆法分割冲突域，由于连在集线器上的物理设备平分带宽，因此集线器的传输效率⽐较低。
2 物理层与传输介质
图1-11 单模传输示意图
图1-10 多模传输示意图
常见的光纤连接器
2.4.2 无线传输介质
无线信道包括无线电波、微波、红外线、 激光和卫星。
2.5 物理层相关接入技术的应用 1.电话交换网络
电话系统是由三个主要的部件构成的； （1）本地回路〈双绞线进人家庭和业务部门 ，模拟信号） （2）干线（通过光纤将交换局连接起来，数 字信号） （3）交换局（电话呼叫从一条干线接人到另 一条干线）
ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连 接器和插针分配"。它与EIA（美国电子工业协会 ）的"RS-232-C"基本兼容。 ISO2593:称为"数据通信----34芯DTE/DCE----接 口连接器和插针分配"。 ISO4902:称为"数据通信----37芯DTE/DEC----接 口连接器和插针分配"。与EIARS-449兼容。 CCITT V。24:称为"数据终端设备（DTE）和数据 电路终接设备之间的接口电路定义表"。其功能与 EIARS-232-C及RS-449兼容于100序列线上。
2. 移动电话系统
顾名思义，移动通信系统是指能够实现移动通信的技术丢统。 早期军事上用的报话机、对讲机、或一机对多机群呼机是稻动通信的 初级阶段。近二十年来微电子技术、计算机技术的发展，使人们从机 (电话机)对机、局对局、站对站的通程走向个人对个人的通信，这就 是现在移动通信正在部分实现和将全面实现的通信目标---- —个人通 信。 当前移动通信在国际通信市场亡已占有举足轻重的地位，我国的改革 升放．为移动通信发展创造了良好的国内条件。高速发展的国民经济 和各行各业对通信的要求，刺激了移动通信产业的发展，使迅速、方 便的移动通信具有了强劲的市场，因此，有人称移动通信是空中房地 产而受到广大投资者的青睐。 从宏观看世界通信方式仍以电话为主。但非话务的数据、可视图文、 传真、电子邮箱、会议电视等发展也极为迅速。在话务通信中则以程 控交换相移动电话发展最快。当然随着移动通信技术的进步，也将会 囊括非话业务，如数据、图像、传真的通信等。
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光纤（结构和分类）
光从一种物质传输到另一种物质将发生折射，当入射角度大于临界 值时，光将被完全反射回来，这就是光纤传输信号的原理。一个光脉冲 表示比特1，而无光脉冲表示比特0。
光纤也是圆筒形的，光纤由能够传导光波的石英玻璃纤维组成的芯 线、包层和外保护层三部分构成，如图2-29所示。
按使用波长的不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤两种。对于 多模光纤，芯的直径为50um，对于单模光纤，芯的直径为8-10um。
双绞线
卫星
光纤
同轴电缆
地面微波
海事 调幅 无线电 无线电ຫໍສະໝຸດ 调频 移动 无线电 无线电
电视
波段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
双绞线
可传输模拟信号和数字信号 一般用于点到点链路 <=100m UTP(Unshielded Twisted Pair)抗干扰性差，
按波长区的范围不同，光纤可以分为三种，它们分别为0.85um波长 (0.8-0.9um)、1.3um波长(1.25-1.35um)和1.55um波长区(1.53-1.58um)。
图2-29 光纤的结构
光纤的信号传送过程
多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源，定向性较差。当光纤芯线的 直径比光波波长大很多时，由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不同，这 时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。多模光纤的传输距离一般在 2km以内。单模光纤采用注入式激光二极管作为光源，激光的定向性强。单模光 纤的芯线直径一般为几个光波的波长，当激光束进人玻璃芯中的角度差别很小时， 能以单一的模式无反射地沿轴向传播。
宽带同轴电缆：阻抗为75，一般传输模拟信号。传输 距离长，速率高，最常用做有线电视电缆。采用有线电 视网络提供因特网接入，是宽带住宅接入的另一种可选 方式。
同轴电缆
可传输模拟信号和数字信号 用于点到点链路 和多点链路 <=185m细缆， <=500m粗缆 抗干扰性较好。 价格相对居中。
24物理层传输介质
物理层下面的传输媒体
电信领域使用的电磁波的频谱
f (Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024
无线电 微波
红外线
X射线
射线
可见光 紫外线
f (Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016
无线传输所使用的频段很广。 短波通信主要是靠电离层的反射，但短
波信道的通信质量较差。 微波在空间主要是直线传播。
地面微波接力通信 卫星通信
无线传输
无线传输的频率范围大致从无线电到可见光（104~1015Hz）
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
输入脉冲
多模光纤与单模光纤
多模光纤
输出脉冲
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
光纤传输系统由3个部分组成：光源，光纤和光检测器。 光源：发光二极管，激光。 光检测器：光电二极管，将光信号转换成电信号。 光纤：由两种折射系数不同的石英玻璃纤维组成，光线在
光纤中全反射地向前传播。 单模光纤和多模光纤：纤芯直径分别为8-10m和50m。 光纤的最大优点是大容量、长距离、抗干扰，缺点是光设
在计算机网络中均采用两根光纤(一来一去)组成传输系统，采用点到点连接或 者多点连接方式。光传输系统由三部分组成：光源(光发送机)、传输介质和检测 器(光接收机)，其传输的具体过程如图2-30所示。在发信端，有两种不同类型的 光源被用于光纤系统：发光二极管(LED)和激光发射管(ILD)，信息被转换成便于传 输的电信号，电信号控制一个光源，使发出的光信号具有所要传输的信号的特点， 从而实现信号的电—光转换，发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端， 经光电二极管等光检测器和放大器转换成电信号，从而实现信号的光—电转换。 电信号再经过处理和转换恢复为与原发信端相同的信息。
同轴电缆
50 同轴电缆 75 同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
同轴电缆示意图
同轴电缆由一对导体按照“同轴”的形式构成。
两类同轴电缆：
基带同轴电缆：阻抗为50，一般传输数字信号。传输 距离较短，数据速率较低。曾被广泛用作电话系统的长 途干线和用于传统局域网的组网，但现在基本上已被光 纤和双绞线所替代。
STP (Shielded Twisted Pair)抗干扰性好， 分3、4、5超5、6类线等。 价格相对便宜。
同轴电缆
同轴电缆可以分为基带同轴电缆与宽带同轴电缆两大类。宽 带同轴电缆的阻抗为75欧电缆主要用于传输模拟信号，传输最大距 离可以达100km。基带同轴电缆即同轴电缆，以硬铜线为芯，外包 一层绝缘材料，再外一层为密织的网状导体环绕，最外面为一层保 护性材料，如下图所示。单根同轴电缆直径约为1.02-2.54cm，可 在较宽频率范围内工作。常用于直接传输数字信号，使用曼彻斯特 编码，数据传输速率最高可达10Mbps，阻抗为50Ω，最大距离限制 在几公里。最大优点是抗干扰性强，而且支持多点连接。缺点是物 理可靠性不好，易出现故障，而且一点发生故障，整段局域网都无 法通信。可以用于点到点连接或多点连接。为保持同轴电缆的正确 电气特性，电缆必须接地，同时两头要有端接器来削弱信号反射作 用。当它被用来传输数据时，其数据传输率可达每秒几百兆位。
备成本高。 光纤的3种连接方式：光接头，机械方法，融合。 光纤网络较常使用环形拓扑和星形拓扑。
光导纤维
仅传输数字信号 用于点到点链路，传输速率高 几公里到几十公里，分单模和多模光纤。 抗干扰性相当好。 价格贵。
Example
Gigabit Ethernet cabling.
非导向传输媒体
图2-30光纤的电信号传送过程
光导纤维示意图
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
入射角
纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)