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2.3.1 导引型传输媒体
2.3.2 非导引型传输媒体

传输媒体是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通路。
分为两大类：
- 导引型传输媒体：电磁波被引导沿着固体媒体（铜线或光纤）传播。
- 非导引型传输媒体：指自由空间。非导引型传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。
电信领域使用的电磁波的频谱：

2.3.1 导引型传输媒体

1. 双绞线

最古老但又最常用的传输媒体。
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。
绞合度越高，可用的数据传输率越高。
分为两大类：
- 无屏蔽双绞线UTP。
  - 无屏蔽层
  - 价格较便宜
- 屏蔽双绞线STP。
  - 带屏蔽层
  - 都必须有接地线
  - x/UTP：对整条双绞线电缆进行屏蔽。
    - F/UTP（F=Foiled）：表明采用铝箔屏蔽层。
    - S/UTP（S=braid Screen）：表明采用金属编织层进行屏蔽。
    - SF/UTP：表明在铝箔屏蔽层外面再加上金属编织层的屏蔽。
    - FTP或U/FTP：把电缆中的每一对双绞线都加上铝箔屏蔽层。U表明对整条电缆不另增加屏蔽层。
    - F/FTP：在FTP基础上对整条电缆再加上铝箔屏蔽层。
    - S/FTP：在FTP基础上对整条电缆再加上金属编织层的屏蔽。
双绞线标准

无论是哪种类别的双绞线，衰减都随频率的升高而增大。

双绞线的最高速率还与数字信号的编码方法有很大的关系。

补充：
信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，这种现象称为衰减。

2. 同轴电缆

由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。
具有很好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。

3. 光缆

光缆是光纤通信的传输媒体。通过传递光脉冲来进行通信。
其传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
发送端：要有光源，在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。
- 光源：发光二极管，半导体激光器等。
接收端：要有光检测机器，利用光电二极管做成，在检测到光脉冲时还原出电脉冲。

<1>光波在纤芯中的传播

光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角将大于入射角。如果入射角足够大，就会出现全反射，光也就沿着光纤传输下去。

光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射。

<2>多模光纤与单模光纤

多模光纤
- 可以存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，
- 光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，只适合于近距离传输。
单模光纤
- 其直径减小到只有一个光的波长（几个微米），可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射。
- 制造成本较高，但衰耗较小。
- 光源要使用昂贵的半导体激光器，不能使用较便宜的发光二极管。

<3>光纤通信中使用的光波的波段

常用的三个波段的中心：850nm，1300nm，1550nm。
所有这三个波段都具有25000~30000GHz的带宽，通信容量非常大。

<4>制作光缆的要求

必须将光纤做成很结实的光缆，使抗拉强度达到几公斤，完全可以满足工程施工的要求。
光缆的组成：
- 数十至数百根光纤
- 加强芯和填充物
- 必要时还可以放入远供电源线
- 最后加上包带层和外护套

<5>光纤优点

通信容量非常大
传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
抗雷电和电磁干扰性能好
无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据
体积小，重量轻

光纤现在已经非常广泛地应用在计算机网络、电信网络和有线电视网络的主干网络中。

2.3.2 非导引型传输媒体

利用无线电波在自由空间的传播可较快地实现多种通信，因此将自由空间称为“非导引型传输媒体”。
无线传输所使用的频段很广：LF～THF（30kHz~3000GHz）

1. 无线电微波通信

占有特殊重要的地位。
微波频率范围：300MHz~300GHz（波长1m ~ 1mm）。主要使用2~40GHz。
在空间主要是直线传播。
- 地球表面：传播距离受到限制，一般只有50km左右。
- 100m高的天线塔：传播举例可以增大到100km。

2. 多径效应

基站发出的信号可以经过多个障碍物的数次反射，从多条路径、按不同时间等，到达接收方。多条路径的信号叠加后一般都会产生很大的失真，这就是所谓的多径效应。

3. 误码率

误码率（即比特错误率），误码率不能大于可容许的范围。
对于给定的调制方式和数据率，信噪比越大，误码率就越低。
对于同样的信噪比，就有更高数据率的调制技术的误码率也更高。
如果用户在进行通信时不断改变自己的地理位置，就会引起无线信道特性的改变，因而信噪比和误码率都会发生变化。

4. 微波接力

远距离微波通信：微波接力。
微波接力：中继站把前一站送来的信号放大后再发送到下一站。
主要特点：
1. 微波波段频率很高，频段范围很宽，其通信信道的容量很大。
2. 工业干扰和天电干扰对微波通信的危害小，微波传输质量较高。
3. 与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快，易于实施。
主要缺点：
1. 相邻站之间必须直视（常称为视距LOS），不能有障碍物，存在多径效应。
2. 有时会受到恶劣气候的影响。
3. 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。
4. 对大量中继站的使用和维护要耗费较多的人力和物力。

5. 卫星通信

通信容量大，通信距离远，通信比较稳定，通信费用与通信距离无关。
传播时延较大：在250~300ms之间。

注意：“卫星信道的传播时延较大”并不等于“用卫星信道传送数据的时延较大”。这是因为传送数据的总时延除了传播时延，还有发送时延、处理时延和排队时延等部分。传播时延在总时延中所占的比例有多大，取决于具体情况。但利用卫星信道进行交互式的网上游戏显然是不合理的。
保密性相对较差，造价较高。
低轨道卫星通信系统（卫星高度在2000公里以下）已开始使用。目前，大功率、大容量、低轨道宽带卫星已经开始在空间部署，并构成了空间高速链路。

6. 无线局域网使用的ISM频段

无线局域网：使用无线信道的计算机局域网。

无线电频段：通常必须得到无线电频谱管理机构的许可证。

ISM频段：可以自由使用。

参考资料：《计算机网络(第8版)》—— 谢希仁

第二章.物理层：2.3物理层下面的传输媒体