传输介质

传输介质也称传输媒体，它是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。

传输介质可分为导向传输介质和非导向传输介质。

• 导向传输介质中，电磁波被导向沿着固体媒介（铜线或光纤）传播
• 非导向传输介质可以是空气、真空或海水等

  双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

  双绞线

  双绞线是最常用的古老传输介质,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）。无屏蔽层的双绞线称为非屏蔽双绞线（UTP）。

它们的结构如图下所示。

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。

双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。

模拟传输和数字传输都可使用双绞线，其通信距离一般为几千米到数十千米。

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。

同轴电缆

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，如下图所示。

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。

• 50Ω 同轴电缆主要用于传送基带数字信号，又称基带同轴电缆，它在局域网中应用广泛;
• 75Ω 同轴电缆主要用于传送宽带信号，又称宽带同轴电缆，主要用于有线电视系统。

由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有良好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据，其传输距离更远，但价格较双绞线贵。

光纤

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。可见光的频率约为 108MHz，因此光纤通信系统的带宽范围极大。

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。

光纤主要由纤心和包层构成，光波通过纤心进行传导，包层较纤心有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角大于入射角。因此，如果入射角足够大，那么就会出现全反射，即光线碰到包层时会折射回纤心，这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。

只要从纤心中射到纤心表面的光线的入射角大于某个临界角度，就会产生全反射。因此，从不同角，度入射的多束光线可在一条光纤中传输， 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会逐渐展宽，造成失真，因此多模光纤只适合于近距离传输。

光纤的直径减小到仅一个光波长度时，光纤就像一根波导 那样，可使光线一直向前传播， 而不会产生多次反射，这样的光纤就是单模光纤。 单模光纤的纤心很细，直径只有几微米，制造成本较高。同时，单模光纤的光源为定向性很好的激光二极管，因此单模光纤的衰减较小，适合远距离传输。

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。

   无线传输介质（非导向传播介质）

   无线通信已广泛应用于移动电话领域，构成蜂窝式无线电话网。随着便携式计算机的出现，以及在军事、野外等特殊场合下移动通信联网的需要，促进了数字化移动通信的发展，现在无线局域网产品的应用已非常普遍。

   无线电波

   无线电波具有较强的穿透能力，可以传输很长的距离，所以它被广泛应用于通信领域，如无线手机通信、计算机网络中的无线局域网（WLAN）等。因为无线电波使信号向所有方向散播,因此有效距离范围内的接收设备无须对准某个方向，就可与无线电波发射者进行通信连接，大大简化了通信连接。这也是无线电传输的最重要优点之一。

   微波、红外线和激光

   目前高带宽的无线通信主要使用三种技术：微波、红外线和激光。它们都需要发送方和接收方之间存在一条视线（Line-of-sight） 通路，有很强的方向性，都沿直线传播，有时统称这三者为视线介质。不同的是，红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为各自的信号格式，即红外光信号和激光信号，再直接在空间中传播。

微波通信的频率较高，频段范围也很宽，载波频率通常为 2~40GHz,因而通信信道的容量大。例如，一个带宽为 2MHz 的频段可容纳 500 条语音线路，若用来传输数字信号，数据率可达数兆比特/秒。与通常的无线电波不同，微波通信的信号是沿直线传播的，因此在地面的传播距离有限，超过一定距离后就要用中继站来接力。

卫星通信利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号，可以克服地面微波通信距离的限制。三颗相隔 120° 的同步卫星几乎能覆盖整个地球表面，因而基本能实现全球通信。卫星通信的优点是通信容量大、距离远、覆盖广、广播通信和多址通信，缺点是端到端传播时延长，一般为 250~270ms、受气候影响大（强风、太阳黑子爆发、日凌）、误码率较高、成本高。