實體層與傳輸媒介

衰減(attenuation)

在曠野裡喊叫,附近的朋友聽得清清楚楚,但同一聲喊到了遠處的人耳裡只剩微弱低語。訊號在傳遞中變弱了——這種隨距離消退就是衰減。每種媒介在訊號通過時都會耗損其強度:銅線把部分訊號能量變成熱,光纖會吸收與散射一點光,無線電波則在散入空間時擴散變稀。

具體地說,衰減是發送端到接收端之間的訊號功率損耗,通常以分貝(dB)量測:正的 dB 損耗代表接收功率只是送出時的一小部分,每 3 dB 大約使功率減半。它一般隨距離增加,往往也隨頻率增加——較高頻的訊號通常消退得較快,這也是為什麼高速銅線佈線要保持短。當訊號變弱而雜訊不動,訊雜比就下降,一旦 SNR 太低,接收端就再也分不清符元、錯誤攀升。這正是連結有最大距離的原因:銅線上的乙太網路限制在約 100 公尺,不是因為位元「用完了」,而是因為超過那距離後,訊號相對雜訊就太微弱了。

對付距離的辦法,不是永遠喊得更大聲(功率有極限,還會帶來自己的問題),而是沿途刷新訊號。放大器能放大類比訊號——但它也把同行的雜訊一起放大了。對數位訊號而言,中繼器或再生器更好:它讀取仍可辨認的位元,再送出一份乾淨、滿強度的副本,把累積的雜訊丟在身後。這是數位的一大優勢,也是為什麼長距離光纖與海底電纜上會佈滿再生器。

訊號以 1,000 單位功率出發,抵達時只剩 1 單位——這是千倍的下降,寫成 10 log10(1,000/1) = 30 dB 的衰減。若雜訊位在 0.1 單位,連結仍可用;一旦衰減把訊號壓到雜訊之下,位元就被淹沒了。

衰減削弱訊號卻不削弱雜訊,因此它一點一點吃掉你的 SNR 餘裕。

放大不等於再生。類比放大器把訊號與雜訊一起抬高,所以雜訊會跨多段累積;數位再生器把位元從頭重建,這正是長距離下光纖勝過銅線之處。

又称
signal losspath loss訊號損耗