32網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸介質(zhì)

1、3.2 網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸介質(zhì) 信道是指以傳輸介質(zhì)為為基礎(chǔ)的信號通路，它是傳輸數(shù)據(jù)的物理基礎(chǔ)。 有線傳輸介質(zhì)：有線傳輸介質(zhì)：包括雙絞線、同軸電纜和光纖。 無線傳輸介質(zhì)：無線傳輸介質(zhì)：包括無線電、微波、衛(wèi)星、移動通信等各種通信介質(zhì)。3.2.1 3.2.1 雙絞線（雙絞線（twisted pair)twisted pair) 每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩根銅線組成，每根銅線的直徑大約每一對雙絞線由絞合在一起的相互絕緣的兩根銅線組成，每根銅線的直徑大約1mm1mm。 減少電磁干擾，提高傳輸質(zhì)量。電話線就是雙絞線。 雙絞線可以用于傳輸模擬傳輸或數(shù)字傳輸。雙絞線可以用于傳輸模擬傳

2、輸或數(shù)字傳輸。 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中經(jīng)常使用的雙絞線有屏蔽和非屏蔽之分計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中經(jīng)常使用的雙絞線有屏蔽和非屏蔽之分。 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP(STP，Shielded Twisted Pair)Shielded Twisted Pair)： 抗干擾性好，性能高，用于遠(yuǎn)程中繼線時，最大距離可以達(dá)到十幾公里。用于遠(yuǎn)程中繼線時，最大距離可以達(dá)到十幾公里。但成本也較高， 所以一直沒有廣泛使用。 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP(UTP，Unshielded Twisted Pair)Unshielded Twisted Pair)： 非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為非屏蔽雙絞線的傳輸距離一般為1001

3、00米米由于它較好的性能價格比，目前被廣泛使用。 非屏蔽雙絞線有非屏蔽雙絞線有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5五類，常用的是五類，常用的是3 3類線和類線和5 5類線，類線，5 5類線既可支持類線既可支持 100Mbps100Mbps的快速以太網(wǎng)連接，又可支持到的快速以太網(wǎng)連接，又可支持到150Mbps150Mbps的的ATMATM數(shù)據(jù)傳輸，是連接桌面設(shè)備的首數(shù)據(jù)傳輸，是連接桌面設(shè)備的首選傳輸介質(zhì)。選傳輸介質(zhì)。雙絞線最便宜的傳輸媒介易受環(huán)境中電信號的干擾通常用于較短距離的連接3. 2. 2 3. 2. 2 同軸電纜同軸電纜(coaxial cable) 同軸電纜由同軸的內(nèi)外兩個導(dǎo)體組成，

4、內(nèi)導(dǎo)體是一根金屬線，外導(dǎo)體是一根圓柱形的同軸電纜由同軸的內(nèi)外兩個導(dǎo)體組成，內(nèi)導(dǎo)體是一根金屬線，外導(dǎo)體是一根圓柱形的套管，一般是細(xì)金屬線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層套管，一般是細(xì)金屬線編制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣層。如圖。 另外，同軸電纜的兩端需要有兩端需要有終結(jié)器終結(jié)器(用50歐姆或75歐姆的電阻連接內(nèi)外導(dǎo)體)，中間連接需要連接需要收發(fā)器收發(fā)器、T T形頭形頭、筒形連接器筒形連接器等器件等器件。同軸電纜基本結(jié)構(gòu)示意圖 同軸電纜支持點(diǎn)到點(diǎn)連接，也支持多點(diǎn)連接。分為基帶同軸基帶同軸電纜和寬帶同軸寬帶同軸電纜。 基帶同軸電纜一般用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號的傳輸，多用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)；寬帶同軸

5、電基帶同軸電纜一般用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號的傳輸，多用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)；寬帶同軸電纜主要用于高帶寬數(shù)據(jù)通信，支持多路復(fù)用。纜主要用于高帶寬數(shù)據(jù)通信，支持多路復(fù)用。 基帶同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜。粗纜多用于局域網(wǎng)主干，支持基帶同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜。粗纜多用于局域網(wǎng)主干，支持25002500米的傳輸距離，可以連接米的傳輸距離，可以連接數(shù)千臺設(shè)備，但其價格較高；細(xì)纜多用于與用戶桌面連接，級連使用可支持?jǐn)?shù)千臺設(shè)備，但其價格較高；細(xì)纜多用于與用戶桌面連接，級連使用可支持800800米的傳輸距離，但米的傳輸距離，但一般不超過一般不超過180180米，可以連接數(shù)千臺設(shè)備。米，可以連接數(shù)千臺設(shè)備。 基帶同軸電纜的

6、最大優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)，而且支持多點(diǎn)連接。缺點(diǎn)是物理可靠性不好，在公用機(jī)房、教學(xué)樓等人員嘈雜的地方，極易出現(xiàn)故障，而且一點(diǎn)發(fā)生故障，整段局域網(wǎng)都無法通信，所以基本已被非屏蔽雙絞線所取代。絕緣層絕緣層內(nèi)導(dǎo)體(銅芯)外導(dǎo)體(編織狀)外保護(hù)層(塑料)外保護(hù)層(塑料)外導(dǎo)體(編織狀)同軸電纜比較便宜絕緣層保護(hù)外層絕緣層外導(dǎo)體3.2.3 3.2.3 光纜光纜(optical fiber) 光纖即光導(dǎo)纖維。利用光導(dǎo)纖維作為光的傳輸介質(zhì)，以光波為信號載體的光光纖即光導(dǎo)纖維。利用光導(dǎo)纖維作為光的傳輸介質(zhì)，以光波為信號載體的光纖通信，只纖通信，只20/3020/30年的歷史。年的歷史。 19601960年，年，美

7、美MAINMANMAINMAN，紅寶石激光器紅寶石激光器 19661966年，年，英英籍華人高錕（籍華人高錕（C C。K K。KAOKAO）博士提出，博士提出，Sio2 Sio2 石英玻璃制成光纖，低消耗石英玻璃制成光纖，低消耗 19701970年，年，美國康寧公司制出了損耗為美國康寧公司制出了損耗為2020分貝的光纖。分貝的光纖。 1 1、 光纖通信的原理光纖通信的原理 見圖，入射角入射角逐漸增大，12是折射角，當(dāng)入光纖通信的原理，是基于光線由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，在入射角足夠大的情況下會發(fā)在入射角足夠大的情況下會發(fā)生全反射的特性射角達(dá)到生全反射的特性射角達(dá)到33時，發(fā)

8、生全反射，即光波能量幾乎全部反射，時，發(fā)生全反射，即光波能量幾乎全部反射，這樣才可以達(dá)到長距離高速傳輸?shù)哪康摹Ｈ肷涔?122折射光折射光反射光3光密介質(zhì)光疏介質(zhì)光纖通信的原理 2. 2. 室外光纜和室內(nèi)光纖室外光纜和室內(nèi)光纖光纖傳輸介質(zhì)有室外光纜和室內(nèi)光纖室外光纜和室內(nèi)光纖之分室外光纜室外光纜，主要用于室外環(huán)境，可以架空或走地下管道。由于室外光纜所處環(huán)境比較惡劣，需要防水、防曬、防壓、防化學(xué)侵蝕等，所以需要有很好保護(hù)，其結(jié)構(gòu)如圖所示。室外光纜 室內(nèi)光纖，室內(nèi)光纖，主要用于室內(nèi)，單根光纖加上稍許保護(hù)材料。光波在纖芯上傳播。 纖芯是一種直徑50到100微米的柔軟的光導(dǎo)介質(zhì)，成分主要是二氧化硅。在折

9、射率 較高的纖芯外面，由折射率較低的包層包裹著，以保證在界面上光波可以發(fā)生全反射。 光纖(單根) 3 3、單模和多模兩種單模和多模兩種 單模光纖指光纖做得極細(xì)，接近光波波長，光信號只能與光纖軸成單個可辨角度傳輸。多模光纖的纖芯比單模的粗，光信號與光纖軸成多個可辨角度傳輸。單模光纖成本較高，但性能很好，在幾十公里內(nèi)能以幾千兆bps的速率傳輸數(shù)據(jù)。多模光纖成本較低，但性能比單模光纖差一些。填充物填充物光纖(多根)鋼鎧外鎧(塑料)外鎧(塑料)鋼鎧填充物填充物纖芯(50100微米)保護(hù)層(塑料)保護(hù)層(塑料)光纖 昂貴的傳輸媒介 不受電信號的干擾 使用于長距離、高速率的信號傳輸3.2.4 3.2.4

10、無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)無線電、微波、衛(wèi)星、移動通信等，各種無線介質(zhì)傳輸介質(zhì)對應(yīng)的電磁波譜范圍如圖所示。10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16頻率(Hz)無線電微波紅外紫外線雙絞線衛(wèi)星通信光纖同軸電纜無線電AM無線電FM地面微波通信電視各通信類型使用的電磁波譜范圍 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，無線通信介質(zhì)主要是微波和衛(wèi)星在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，無線通信介質(zhì)主要是微波和衛(wèi)星。 微波通信微波通信是指用頻率在100MHz到10GHz的微波信號進(jìn)行通信。 特點(diǎn)是：特點(diǎn)是： 只能進(jìn)行可視范圍內(nèi)的通信；只能進(jìn)行可視范圍

11、內(nèi)的通信； 大氣對微波信號的吸收與散射影響較大。大氣對微波信號的吸收與散射影響較大。 微波通信主要用于幾公里范圍內(nèi)，不適合鋪設(shè)有線傳輸介質(zhì)的情況，而且只能用于點(diǎn)微波通信主要用于幾公里范圍內(nèi)，不適合鋪設(shè)有線傳輸介質(zhì)的情況，而且只能用于點(diǎn)到點(diǎn)的通信，速率也不高，一般為幾百到點(diǎn)的通信，速率也不高，一般為幾百KbpsKbps。 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星進(jìn)行中轉(zhuǎn)的通信方式。商用的通信衛(wèi)星一般被發(fā)射在赤道上方3.6萬公里的同步軌道上，另外也有中低軌道的小衛(wèi)星通信，如Motorala公司的銥星系統(tǒng)。 特點(diǎn)是：特點(diǎn)是： 適合與很長距離的傳輸，如國際之間、洲際之間；適合與很長距離的傳輸，如國際之間、洲際

12、之間； 傳輸延時較大，一般為傳輸延時較大，一般為500ms500ms左右；左右； 費(fèi)用較高。費(fèi)用較高。3.2.5 3.2.5 幾種傳輸介質(zhì)的比較幾種傳輸介質(zhì)的比較 下表列出了計(jì)算機(jī)通信中幾種傳輸介質(zhì)的比較。下表列出了計(jì)算機(jī)通信中幾種傳輸介質(zhì)的比較。 我們在選擇通信介質(zhì)的時候，一定要從性能、價格和使用場合等各個角度綜合考慮，我們在選擇通信介質(zhì)的時候，一定要從性能、價格和使用場合等各個角度綜合考慮，一般來說，影響傳輸介質(zhì)選擇的因素包括：一般來說，影響傳輸介質(zhì)選擇的因素包括：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：( (如星形結(jié)構(gòu)不適合選用同軸電纜，可選擇雙絞線方等方式如星形結(jié)構(gòu)不適合選用同軸電纜，可選擇雙絞線方等方式

13、) ) 容量：介質(zhì)提供的傳輸速率應(yīng)能夠滿足要求容量：介質(zhì)提供的傳輸速率應(yīng)能夠滿足要求 可靠性可靠性( (差錯率差錯率) )：在可能的情況下，盡量選擇可靠性高的介質(zhì)：在可能的情況下，盡量選擇可靠性高的介質(zhì)應(yīng)用環(huán)境：包括傳輸距離、環(huán)境惡劣程度、信號強(qiáng)度等等應(yīng)用環(huán)境：包括傳輸距離、環(huán)境惡劣程度、信號強(qiáng)度等等 常用傳輸介質(zhì)比較常用傳輸介質(zhì)比較 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線 基帶同軸電纜基帶同軸電纜 光纖光纖 衛(wèi)星衛(wèi)星分類分類 3 3類類 5 5類類粗纜粗纜細(xì)纜細(xì)纜 單模單模多模多模 同步同步 低軌低軌傳輸速率傳輸速率 3 3類類UTPUTP最大最大16Mbps 16Mbps 因種類、距離不同，因種類、距離不同， 幾千幾千Mbps Mbps 根據(jù)租用費(fèi)用變化較大根據(jù)租