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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版副標題樣式,第,4,章,傳輸介質及其應用,4.1,有線傳輸介質及其特性,4.2,無線傳輸媒體及其特性,4.3,傳輸介質的選擇與應用,4.4,小結,習題,傳輸媒體是通信網(wǎng)絡傳送數(shù)據(jù)時發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計算機網(wǎng)絡中采用的傳輸媒體可分為有線傳輸介質（硬介質）和無線傳輸介質（軟介質）兩大類。傳輸媒體的分類見圖,4-1,。,圖,4-1,幾種主要的傳輸介質,傳輸介質,有線傳輸介質,無線傳輸介質,雙絞線,同軸電纜,光纜,微波,衛(wèi)星微波,無線電波,紅外線,屏蔽雙絞線,無屏蔽雙絞線,基帶同軸電纜,寬帶同軸電纜,單模光纖,多模光纖,4.1,有線傳輸介質及其特性
2、,4.1.1,雙絞線（,Twisted-Pair Cable,）,雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成，線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線早就用于電話通信中的模擬信號傳輸，也可用于數(shù)字信號的傳輸。雙絞線又分為兩種，屏蔽雙絞線和無屏蔽雙絞線。,1.,無屏蔽雙絞線（,UTP,，,Unshielded Twisted-Pair Cable,）,無屏蔽雙絞線是目前電信中最常使用的傳輸媒體。它的頻率范圍對于傳輸數(shù)據(jù)和聲音都很適合，一般在,100Hz,5MHz,之間。雙絞線由兩個導體（通常是銅線）組成，外面是不同顏色的絕緣層，兩根導線扭在一起再包一層絕緣層，組成電話線纜。見圖,4-2,。
3、,EIA,標準將,UTP,分成了五種類型：,（,1,）,1#UTP,，基本雙絞線，應用在電話系統(tǒng)，通話質量較好，但是通信的速率較低。,（,2,）,2#UTP,，適合于傳輸聲音和數(shù)據(jù)，傳輸速率在,4Mbps,以上。,（,3,）,3#UTP,，主要用在電話系統(tǒng)中，對于數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率在,10Mbps,以上。,（,4,）,4#UTP,，傳輸速率可以達到,16Mbps,。,（,5,）,5#UTP,，對于數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率在,100Mbps,以上。,2.,屏蔽雙絞線（,STP,，,Shielded Twisted-Pair Cable,）,在雙絞線的外面包上了用金屬絲編織的屏蔽層，改善了雙絞線的抗
4、電磁干擾性能。,STP,是將雙絞線放在由金屬導線包裹，用于吸收干擾的外包材料內，然后再將其包上橡膠外皮，比無屏蔽雙絞線的抗干擾能力更強，傳送數(shù)據(jù)更可靠。見圖,4-3,。,圖,4-3,屏蔽雙絞線,3.,雙絞線的主要特性,（,1,）從物理特性上來看，雙絞線芯一般是銅質的，能提供良好的傳導率。,（,2,）從傳輸特性上來看，雙絞線既可以用于傳輸模擬信號，也可以用于傳輸數(shù)字信號，雙絞線帶寬可達,268kHz,，而一條全雙工語音通道的標準帶寬是,300Hz,4kHz,，因而可以使用頻分多路復用技術實現(xiàn)多個語音通道的復用。局域網(wǎng)中常用的,3,類雙絞線和,5,類雙絞線電纜均由,4,對雙絞線組成，其中,3,類雙
5、絞線通常用于,10BASE-T,，,5,類雙絞線通常用于,100BASE-T,。,（,3,）從連通性上來說，雙絞線普遍用于點到點的連接，也可以用于多點的連接。,（,4,）從地理范圍來看，在,100kbps,速率下傳輸距離可達,1,公里，但在,10Mbps,和,100Mbps,傳輸速率下傳輸距離均不超過,100,米。,（,5,）抗干擾性。在低頻傳輸時，雙絞線的抗干擾性相當于或高于同軸電纜，但如果頻率超過,10,100kHz,時，雙絞線的抗干擾能力較低。,（,6,）從價格上來講，雙絞線的價格是比較低的。,4.1.2,同軸電纜（,Coaxial Cable,）,1.,同軸電纜的結構,同軸電纜由一對導
6、體組成，與雙絞線相比，可以攜帶較高頻率范圍的載波信號，其頻率范圍在,100KHz,500MHz,之間，同軸電纜是按“同軸”的形式構成線對，最里層是內芯，向外依次為絕緣層、屏蔽層，最外層則是起保護作用的塑料外套，內芯和屏蔽層構成一對導體。其結構見圖,4-4,。,圖,4-4,同軸電纜,同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗,50,）和寬帶同軸電纜（阻抗,75,）?；鶐S電纜用于直接傳輸基帶數(shù)字信號；在局域網(wǎng)中使用這種基帶同軸電纜，可以在,2500m,內（需加,4,個中繼器），以,10Mbit/s,傳送基帶的數(shù)字信號。寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸，也可用于不使用頻分多路復用的高速數(shù)字信號和模
7、擬信號傳輸。,2.,同軸電纜的主要特性,（,1,）物理特性。同軸電纜可以工作在較寬的頻率范圍內。,（,2,）傳輸特性?；鶐S電纜僅用于數(shù)字傳輸，并使用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達,10Mips,。寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸又可用于數(shù)字信號傳輸。,（,3,）連通性。同軸電纜適用于點到點和多點連接。,（,4,）地理范圍?；鶐щ娎|的最大傳輸距離限制在幾公里，寬帶電纜的傳輸距離則可達幾十公里。,（,5,）抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。,（,6,）價格。同軸電纜的價格比雙絞線貴，比光纖低。,4.1.3,光纜（,Optical Fiber,）,1.,光纖的結構,光纖是一種光傳輸介
8、質，是光導纖維的簡稱，它由能傳導光波的石英玻璃纖維（或塑料纖維）外加保護層構成。用光纖傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉換成光信號，在接收端又要由光檢測器還原成電信號。,2.,光纖的主要特性,（,1,）物理特性。在網(wǎng)絡中均采用兩根光纖組成傳輸系統(tǒng)。,（,2,）傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號，與雙絞線和同軸電線相比，光纜傳送數(shù)據(jù)的速度相當快。光纜最低傳送速率是,100Mbit,s,，一般可達,Gbps,，而同軸電纜的最大傳送速度是,100Mbit,s,。雙絞線或同軸電纜傳送電信號，而光纜傳送光信號，其中一種光源是發(fā)光二極管（,LEO,），另一種光源是激光。光纜頻帶很寬，傳
9、送速率極高，因此能夠傳送大量的數(shù)據(jù)。,（,3,）連通性。光纖普遍用于點到點的鏈路。,（,4,）地理范圍。光纜可以在,6,8,公里的距離內不用中繼器傳輸，因此光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網(wǎng)絡。,（,5,）抗干擾性。光信號不受電磁干擾或噪聲影響，光波也不會互相干擾，因此光纜不存在信號衰減問題，可以在長距離內傳輸數(shù)據(jù)；光纜中光的匹配好，使人很難在光纜上竊取數(shù)據(jù)，所以安全性好。,（,6,）價格。光纖的價格比雙絞線和同軸電纜都要貴。,4.2,無線傳輸媒體及其特性,無線傳輸媒體通過空間傳輸，不需要架設或鋪設電纜或光纖，包括：無線電波、微波、紅外線和激光等。,4.2.1,無線電波,無線
10、電波是全向傳播，不同的頻段可以用于不同的無線電通信。例如無線電廣播，包括調頻（,FM,）廣播和調幅（,AM,）廣播等，調幅廣播（,AM,）比調頻廣播（,FM,）使用的頻率低得多，頻率低的信號更易受到大氣的干擾，但傳送的距離遠；短波和民用波段無線電廣播也都使用很低的頻率，能夠遠距離傳送信號；電視臺則用較高的頻率傳送圖像和聲音的混合信號，電視頻道不同就是傳送信號的頻率不同，電視機在每個頻道以不同頻率接收不同的信號。,（,1,）頻率范圍在,30-300KHz,的是低頻長波；,（,2,）頻率范圍在,300KHz-3MHz,的是中頻中波，通常用于中波通信；,（,3,）頻率范圍在,3MHz-30MHz,的
11、是高頻短波，用于短波通信。它是利用地面發(fā)射無線電波，通過電離層的多次反射到達接收端的一種通信方式。,（,4,）頻率范圍在,30MHz-300MHz,的是甚高頻（,VHF,）。,（,5,）頻率范圍在,300MHz-3000MHz,的是特高頻（,UHF,），電磁波可穿過電離層，不會因反射而引起干擾，可用于數(shù)據(jù)通信。,4.2.2,微波,微波傳送是單向的，并且信號沿直線傳播。所以傳送信號時一個微波站的天線必須指向另一個微波站，這樣才能發(fā)送和接收信號。微波信號受天氣環(huán)境（如雨雪等）和微波站之間障礙物的影響較大。,1.地面微波,地球上兩個微波站之間的微波傳送方式叫地面微波傳送。微波通信的載波頻率很高，可同
12、時傳送大量信息，利用無線電波在對流層的視距范圍內沿直線傳播的。由于地球表面是曲面，使得微波在地面的傳播距離有限。通?？梢岳锰炀€提高傳輸距離，天線越高傳播距離越遠，一般兩個微波站之間的通信距離為30,50,km，,超過一定距離就要用微波中繼站。,2.衛(wèi)星微波,衛(wèi)星是天空中的大型微波發(fā)送器和接收器，衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星做中繼來轉發(fā)微波信號，克服了地面微波通信距離的限制，一個同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的1/3以上表面，原則上三個這樣的衛(wèi)星就可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域，地球上的各個地面站之間都可互相通信。地面站與衛(wèi)星之間的微波傳送也用視線法則，衛(wèi)星在與地球相對靜止的同步軌道上運行，固定在地球上方的某一
13、位置，從衛(wèi)星上發(fā)出的信號只能到達地面特定的區(qū)域，微波的視線傳送到地球表面產(chǎn)生一個覆蓋區(qū)，地面站只有在覆蓋區(qū)內才能接收衛(wèi)星傳送的信號。衛(wèi)星將地面上地對空通信的信號由轉發(fā)器接收、放大，改變頻率后再將信號傳送回地面。,4.2.3,紅外線技術,紅外通信和激光通信也像微波通信一樣，有很強的方向性，都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線（,Lind of Sight）,通路，故它們統(tǒng)稱為視線媒體。所不同的是，紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由于都不需要鋪設電纜，對于連接不同建筑物內的局域網(wǎng)特別有用。這三種技術對環(huán)境氣候較
14、為敏感，例如雨、霧和雷電。,4.3 傳輸介質的選擇與應用,4.3.1 傳輸介質的選擇,1.容量：,支持所期望的局部網(wǎng)絡通信量。,2.可靠性：,滿足可用的要求。,3.支持的數(shù)據(jù)類型：,根據(jù)應用特定的。,4.環(huán)境范圍：,在所要求的環(huán)境范圍內提供服務。,5.費用：,同軸電線的費用介于雙絞線和光纜之間。,6.速度：,雙絞線的傳送速度最低，其次是同軸電纜和微波，光纜的速度最快。,7.出錯率：,雙絞線和同軸電纜更容易受電磁和電流波動的影響，微波傳送可以被惡劣的天氣中斷。,8.安全性：,雙絞線和同軸電纜易被竊聽。從光纜上竊取數(shù)據(jù)很困難。無線電或微波傳送不安全。,4.3.2 傳輸介質的制作與應用,1.雙絞線的
15、制作與應用,將兩根具有絕緣保護層的導線按一定的密度互相絞在一起形成一個線對，降低信號的干擾。常用的雙絞線是由4個線對反時針相互扭轉在一起，銅導線的直徑為0.41,mm，,扭絞方向為反時針，絞距為3.8114,cm，,這些線對被標示了不同的顏色。,2.同軸電纜的制作與網(wǎng)絡,首先根據(jù)需要剪裁一定長度的同軸電纜，使用剝線鉗剝去適當長度的外皮，屏蔽層、絕緣層等部分，并將,BNC,連接器裝在同軸電纜的端口，然后插在,T,型頭上。設備連接完成后，在同軸電纜的兩端一定要加上端接匹配器。,3.光纖的制作,常用的光纜有,8.3,m,芯125,m,外層單模；62.5,m,芯125,m,外層多模；50,m,芯125
16、,m,外層多模；100,m,芯140,m,外層多模。,連接每條光纜時都要磨光端頭，通過電燒烤或其它方法與光學接口連在一起，確保光通道不被阻塞，光纖不能拉得太緊，也不能形成直角。連接方法：。,（,1,）永久性連接（又叫熱熔），使用放電的方法將兩根光纖的連接點融化并連接在一起。,（,2,）應急連接（又叫冷溶），應急連接是將兩根光纖固定并粘接在一起。,（,3,）活動連接，利用各種光纖連接器件（插頭和插座），將站點與站點或站點與光纜連接起來。,4.4 小結,本章主要介紹用于傳輸?shù)母鞣N介質，傳輸介質的分類，以及數(shù)據(jù)如何在介質中傳輸?shù)?。不同的傳輸介質具有不同的傳輸特性，而傳輸介質的特性又影響著數(shù)據(jù)的傳輸質量。網(wǎng)絡中采用的傳輸媒體可分為有線傳輸介質（硬介質）和無線傳輸介質（軟介質）兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體；無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體等都屬于無線傳輸媒體。,傳輸介質的選擇是由許多因素決定的，也受網(wǎng)絡拓撲結構的約束。設計者在選擇傳輸介質時必須考慮到介質的費用、傳送速度、使用這種介質的出錯率和安全性等一些相關因素。,習題,4-1,根據(jù)你所使用的網(wǎng)絡環(huán)
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