物理层与传输媒体：单向传输与光纤特性

"单向传输双向需两根光纤-第3章计算机网络" 在计算机网络的物理层中，数据传输是一个至关重要的概念。物理层作为ISO/OSI七层模型的最底层，负责在不同的硬件设备间建立物理连接，以便于数据的传输。本章节主要讨论了单向传输和双向传输在光纤中的实现以及物理层的一些基本特性。 单向传输意味着数据只能沿着一个方向流动，而双向传输则允许数据同时在两个方向上传输。在光纤通信中，单向传输通常只需要一根光纤，因为光信号沿光纤的一个方向传播。然而，为了实现双向通信，就需要两根独立的光纤，一根用于数据的发送，另一根用于数据的接收，以确保信息不会混淆。 光纤传输有两种主要类型：多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）。多模光纤允许多个光路径，适合短距离、高速率的通信，常用于局域网环境。而单模光纤具有更窄的芯径，仅允许单一光束传播，因此适用于长距离传输，其信号衰减较小，能支持更远的传输距离。 物理层不仅关注传输媒体的选择，还定义了一系列规范和协议来确保数据的透明传输。这些规范涵盖了四个关键特性： 1. 机械特性：规定了接口的物理构造，如接口的形状、尺寸、引线数量和排列方式，以及连接器的固定和锁定机制。 2. 电气特性：定义了接口电缆上电压的范围，指出哪些电压水平代表有效的数据位，如“+5V”可能代表“1”，“0V”代表“0”。 3. 功能特性：明确了不同电压水平的含义，即在特定线上出现的电压值所代表的逻辑状态。 4. 规程特性：规定了在不同操作中事件的顺序，例如数据的发送时序和错误检测机制。 传输媒体，如光纤，虽然位于物理层之下，但它们并不处理数据的含义，只是单纯地传输信号。物理层通过定义电气特性，能够识别和解析出传输的比特流。 数据在物理连接上的传输有两种基本方式： 1. 并行传输：在同一时刻通过多根传输线同时传递多个比特，常见于并行接口如打印机接口，其中每个传输线对应一个比特位。 2. 串行传输：逐位按时间顺序传输，只需要一根传输线，适用于长距离传输，如远程数据通信。 总结来说，物理层是网络通信的基础，它的设计和规范确保了数据能够在各种物理设备和传输媒体之间有效地、透明地流动。而光纤通信则提供了高速、长距离的数据传输能力，单向和双向传输的实现则依赖于光纤的数量和类型。理解这些基础知识对于构建和维护可靠的计算机网络至关重要。