🥜 前情提要

在上一回中，我們介紹了什麼通訊模組有哪七層，每層在做什麼，今天來特別展開聊聊每一層，先從第一層，實體層。

實體層：

電腦之間要傳輸訊息，必須透過實體連線（無論有線或無線傳輸）的銜接，將資料轉換成訊號傳遞給對方。而其牽涉到使用的傳輸介質、傳輸類型、傳送技術等等。

今天你用嘴巴說出”Lucas”，之後聲波傳遞到別人的耳廓，你的嘴巴就是發送端的實體層，聲波就是介質，別人的耳廓就是接收端的實體層。

傳輸介質：

今天要傳送一個封包，那這個封包要麼傳?用無線還是有線通訊，那麼對應的設備、介質是什麼？

有線通訊：

雙絞銅線：

有線通訊的一種介質，將兩根絕緣銅導線按一定規格互相旋轉絞在一起(能有效降低射頻干擾-RFI)，使用電流傳導來傳遞訊號，容易受電磁波干擾。為了解決問題，於是有了遮蔽式雙絞線(STP)和無遮蔽式雙絞線(UTP)

  1. STP：因有銅網或銅箔環繞保護干擾低，但是不容易佈線並且比較貴。
  2. UTP：費用便宜也容易佈線，因此常用於RJ45接頭的傳輸介質，是目前乙太網路最常用的線材。

同軸電纜：

有線通訊的一種介質，由一根銅線製成內導線傳遞訊號，先包覆一層絕緣體，外面再包覆網狀導體防止電磁波散射，並且具備接地功能防止雜訊干擾，最後再包覆絕緣材料(塑膠皮)，使用電波傳導來傳遞訊號。

由於使用電波來傳遞，在網路上任何一點都可利用感應讀取或傳送訊息，因此較適合廣播網路，其使用場合可根據阻抗分為2種。

  1. 50歐姆：是早期乙太網路使用的介質，但是後來被RJ45接頭的雙絞線取代
  2. 75歐姆：用於有線電視(CATV)和機上盒等裝置。

光纖：

有線通訊的一種介質，為目前骨幹網路()的主要傳輸媒介，不但有較高的承載量，而且可傳輸較遠的距離。其所傳遞的是光的訊號，因此必須有光源，可怖至於惡劣環境當中。

常見的光源有兩種：發光二極體（LED）和雷射二極體（Laser），以此可分為：

  1. 發光二極體（LED）的光源發射器和接收器較為便宜，大都配合多模（Multi-mode）光纖使用，價錢較便宜，傳輸距離也較近，大約在 1000 公尺以內。
  2. 雷射二極體（Laser Diode）的光源發射器和接收器較昂貴，一般都配合單模（Single–mode）光纖使用，傳輸距離可達數十公里。

有線通訊的介質選擇：

  1. 資料傳輸量：對於傳輸量較高且距離較遠的傳輸骨幹（Backbone），則會使用光纖纜線或同軸電纜，至於使用者端或近距離的傳輸，則使用雙絞線（Cat-5 UTP或STP）。
  2. 可靠度：網路可靠度高，表示訊號在傳送當中不容易受到外來雜訊干擾，或纜線之間所產生的『串音』。所以對於傳輸品質要求較高的傳輸線，不妨考慮使用光纖。
  3. 鋪設環境：一般在室外佈放光纖纜線較理想，室內可考慮其他纜線。對於環境較惡劣的環境也必須使用光纖。

無線通訊：

電磁波：

而無線通訊採用電磁波，這邊先解釋電磁波是什麼東西。

電磁波是一種無需介質就能傳播的波動。它是由改變電場和磁場所產生的。這意味著它不需要通過物質來傳播，而是能夠在真空中傳播。

聲波就需要介質了，為什麼你的耳朵能聽到聲音，是因為聲音的產生，是因為物體振動的關係，像是我們喉嚨產生震動、音叉產生震動，而物體震動會產生一種波，我們稱為聲波，聲波具有能量，以音叉為例，敲打音叉，音叉產生震動，震動的音叉推開周圍的空氣，空氣的變化一直傳遞到你的耳朵，由此你就能聽到聲音，而空氣就是聲音的介質。

所以在太空中，沒有空氣的存在，太空人必須透過對講機說話，對講機根據太空服內的氧氣作為介質，以此接收聲波，之後透過電磁波到另一個太空人的對講機，這過程不需要任何東西輔助，因為它可以在真空中傳播，就可以實現傳達聲音的功能。

接頭：

上面介紹了介質有很多種介質，那麼特殊介質必定要搭配特殊接頭，才能將資料傳送到機器內，就像是不同的電線有不同的接頭，微波爐、電腦電源等等高用電的電線很粗，所以此處介紹接頭：

RJ45：

這是最常用的雙絞線網路線插頭，根據上述介質選擇，我們可以知道今天如果要從中華電信的數據機連線到你的主機，那麼雙絞線是你最好的選擇，於是就有了RJ45這個用於雙絞線的接頭，該接頭總共需要有8條纜線接到插頭，而插頭上8個纜線插槽上都有各自的定義：

只要將4對雙絞線按照一定的順序，將導線插入指定的插槽，之後固定插槽，一條網路線就完成了。

而無線通訊部分，科學家發現，電磁波以波的形式存在，而其波的頻率，一但被使用就無法共用，由此可知頻譜的珍貴，為了解決僧多粥少的難題，工程師研發出許多技術，來擴增頻譜的使用率，所以有了一些設備來實現這些優化技術，所以此處介紹，數位訊號傳輸會用到的IC：基頻晶片(BP)、中頻晶片(IF)、射頻晶片（RF)。

下圖是我們使用要把聲音傳遞到會使用的流程，由此圖可以得IC的層級順序

聲波由麥克風接收後為低頻類比訊號，之後再經過轉換(ADC，請參考音檔的誕生篇)成數位訊號。

基頻(BB)：

「基頻晶片（BB）」進行 資料壓縮／解壓縮、頻道編碼／解碼、交錯置／解交錯置、加密／解密、格式化／解格式化、多工／解多工、調變／解調 …等數位訊號處理。

中頻(IF)：

由於無線通訊用的電磁波頻率很高，直接把數位轉成GHz頻率或是把GHz頻率轉成數位，在早期會有困難，於是經由「中頻晶片（IF）」，轉換為中頻類比訊號，但是現在科技進步，直接將數位轉成GHz等級的類比頻率變得容易了以及把GHz頻率直接轉換為數位更容易，於是達到「零中頻(ZIF：Zero IF)」的目標

射頻(RF)：

處理高頻率的電磁波，用於發送/接收 高頻率的電磁波，根據調變的結果，形成不同時間、頻率、波形的電磁波由天線傳送/接收進來出去。