计算机网络（12）物理层下面的传输媒体

前言

计算机网络物理层下面的传输媒体是计算机网络设备之间的物理通路，也称为传输介质或传输媒介，并不包含在计算机网络体系结构中，而是处于物理层之下。

一、传输媒体的分类

导向型媒体：电磁波被导引沿着固体媒体传播。常见的导向型传输媒体有同轴电缆、双绞线、光纤等。

同轴电缆：由内导体、绝缘层、屏蔽层、外部保护层组成，各层共圆心（同轴心）。由于外屏蔽层的作用，同轴电缆有很好的抗干扰性，被广泛应用于高速率数据传输。同轴电缆一般分为两种：基带同轴电缆（50Ω），用于数字传输，在早期局域网中广泛使用；宽带同轴电缆（75Ω），用于模拟传输，目前主要用于有线电视的入户线。
双绞线：把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后按照一定规则搅合起来就构成了双绞线。双绞线是最古老又最常用的传输媒体，常用于以太网中的传输媒介。双绞线可以分为无屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP），后者在双绞线的绝缘保护套内包裹一层用金属丝编织成的屏蔽层，以提高抗电磁干扰的能力。
光纤：光纤是一种由光导纤维（由纤芯和包层构成）组成的双层通信圆柱体传输媒体。由于可见光的频率非常高，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。光纤通信利用光脉冲在光纤中的传递来进行通信。光纤具有极高的传输带宽，能够支持大容量的数据传输，且传输速度可以达到数十到数百Gbps，甚至更高。光纤的传输距离长，不受电阻、电磁干扰和信号衰减的限制，可以实现数十公里甚至数百公里的长距离传输。此外，光纤还具有抗雷电、电磁干扰、安全性高、尺寸轻巧、重量轻、耐腐蚀、使用寿命长等优点。光纤分为多模光纤和单模光纤，前者只适合于建筑物内的近距离传输，后者适合长距离传输且衰减更小。

非导向型媒体：电磁波在自由空间传播。常见的非导向型传输媒体有无线电波、微波、红外线、激光、可见光等。

无线电波：很容易产生，并且传播距离很远。在低频与中频波段，无线电波主要以地面波的形式沿着地面传播。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。常见的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
微波：是一种高频电磁波，在空间主要是直线传播，常用于点对点的长距离通信，例如卫星通信和微波无线电链路。微波通信在数据通信中占有重要地位，其频率范围为300MHz到300GHz，波长为一米到一毫米。传统的微波通信主要有两种方式：一种是地面微波接力通信，另一种是卫星通信。
红外线：一种利用红外线光波进行数据传输的无线传输媒体。在红外线传输中，数据通过编码成红外线光信号，并通过发射器将光信号发送出去，接收器则通过接收红外线光信号来解码数据，进行点对点的无线传输。红外线的传输速率较低，通常为4Mb/s~16Mb/s。红外线传输有一些局限性，如环境中存在强光、阳光的干扰会影响红外线传输的效果，并且红外线信号需要一个直视的路径传输，不能通过墙壁或其他实体障碍物进行传输。
激光：是一种高度聚焦的光束，通过光的衍射和反射来传输数据。按传输媒体的不同，可分为大气激光通信和光纤通信。
可见光：可见光传输是一种利用可见光频段进行数据传输的通信方式，通常用于室内环境，利用灯光或显示屏等光源作为传输媒介，利用接收器接收光信号。可见光传输具有较高的带宽，能够支持高速数据传输需求，适用于传输多媒体内容、高清视频等大容量数据。此外，可见光传输是一种定向传输方式，光信号需要在发送和接收设备之间建立一个直视的光线路径，因此相对较难被窃听，安全性较高。可见光传输还可用于实现室内的无线通信，例如在办公室、医院、公共场所等地方利用照明设备来传输数据。