计算机网络传媒介,软考网络管理员备考知识点精讲之计算机网络传输媒体

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计算机网络传输媒体

网络上数据的传输需要有"传输媒体",这好比是车辆必须在公路上行驶一样，道路质量的好坏会影响到行车的安全舒适。同样，网络传输媒介的质量好坏也会影响数据传输的质量，包括速率、数据丢失等。

常用的网络传输媒介可分为两类：一类是有线的；一类是无线的。有线传输媒介主要有同轴电缆、双绞线及光缆；无线传输媒介主要有微波、无线电、激光和红外线等。

一、同轴电缆(Coaxial cable)

同轴电缆绝缘效果佳，频带较宽，数据传输稳定，价格适中，性价比高。同轴电缆中央是一根内导体铜质芯线，外面依次包有绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层和塑料保护外层。如图1-11所示。

图1-11  同轴电缆结构图

通常按特性阻抗数值的不同，可将同轴电缆分为50Ω基带同轴电缆和75Ω宽带同轴电缆。前者用于传输基带数字信号，是早期局域网的主要传输媒体；后者是有线电视系统CATV中的标准传输电缆，在这种电缆上传输的信号采用了频分复用的宽带模拟信号。

50Ω基带同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆。粗缆用于10BASE-5以太网，最大干线长度500米，最大网络干线电缆长度2500米，每条干线段支持的最大结点数100个，收发器之间的最小距离1.5米，收发器电缆的最大长度50米；细缆用于10BASE-2以太网，最大干线段长度185米，最大网络干线电缆长度925米，每条干线段支持的最大结点数30个，BNC、T型连接器之间的最小距离0.5米。

使用基带同轴电缆组网，需要在两端连接50Ω的反射电阻，又叫终端匹配器。同轴电缆组网的其它连接设备，粗缆与细缆的不尽相同。在与粗缆连接时，收发器是外置在电缆上的，要使用9芯D型AUI接口，网卡上必须带有粗缆连接接口(通常在网卡上标有"DIX"字样)；在与细缆连接时，收发器是内置在网卡上的，需要BNC接口、T型接口配合使用，网卡上必须带有细缆连接接口(通常在网卡上标有"BNC"字样)。

二、双绞线(Twisted-pair)

双绞线是由两条导线按一定扭距相互绞合在一起的类似于电话线的传输媒体，每根线加绝缘层并用颜色来标记，如图1-12左所示。成对线的扭绞旨在使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小。使用双绞线组网，双绞线与网卡、双绞线与集线器的接口叫RJ45,俗称水晶头，如图1-12右所示。

图1-12 双绞线及RJ45接口

双绞线分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)，STP双绞线内部包了一层皱纹状的屏蔽金属物质，并且多了一条接地用的金属铜丝线，因此它的抗干扰性比UTP双绞线强，但价格也要贵很多，阻抗值通常为150欧姆。对于UTP双绞线，阻抗值通常为100欧姆，中心芯线24AMG(直径为0.5mm)，每条双绞线最大传输距离为100米。

双绞线按其电气特性可分为以下不同的类别：

电气工业协会/电信工业协会(EIA/TIA)约定的1类双绞线通常在LAN技术中不使用，主要用于模拟话音；2类可用于综合业务数据网(数据)，如数字话音、IBM3270等，这类双绞线在LAN中很少使用；3类双绞线是一种24WG的四对非屏蔽双绞线，符合EIA/TIA568标准中确定的100欧姆水平电缆的要求，可用来进行10Mbps和IEEE801.3 10Base-T的话音和数据传输；4类双绞线在性能上比第三类有一定改进，适用于包括16Mbps令牌环局域网在内的数据传输速率，可以是UTP,也可以是STP;5类双绞线是24AWG的4对电缆，比100欧姆低损耗电缆具有更好的传输特性，并适用于16Mbps以上的速率，较高可达100Mbps;超5类电缆系统是在对现有的UTP五类双绞线的部分性能加以改善后出现的系统，不少性能参数，如近端串扰(NEXT)、衰减串扰比(ACR)等都有所提高，但其传输带宽仍为100MHz,连接方式和现在广泛使用的RJ45接插模块相兼容；6类电缆系统它是一个新级别的电缆系统，除了各项参数都有较大提高之外，其带宽将扩展至200MHz或更高，连接方式和现在广泛使用的RJ45接插模块相兼容；7类电缆系统是欧洲提出的一种电缆标准，其计划的带宽为600MHz,但是其连接模块的结构和目前的RJ45形式完全不兼容，是一种屏蔽系统。

根据EIA/TIA接线标准，双绞线与RJ45接头的连接时需要4根导线通信，两条用于发送数据，两条用于接收数据。RJ45接口制作有两种标准：EIA/TIA 568B标准和EIA/TIA 568A标准，如图1-13所示。

图1-13 EIA/TIA RJ45接口线序

双绞线的制作有两种方法：一是直通线，即双绞线的两个接头都按T568B线序标准连接；二是交叉线，即双绞线的一个接头按EIA/TIA 568A线序连接，另一个接头按EIA/TIA 568B线序连接。

三、光纤

光纤是新一代的传输介质，与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是在安全性、可靠性还是在传输速率等网络性能方面都有了很大的提高。

光纤由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层以及塑料保护涂层组成，如图1-14(a)所示。为使用光纤传输信号，光纤两端必须配有光发射机和接收机，光发射机执行从光信号到电信号的转换。实现电光转换的通常是发光二极管(LED)或注入式激光二极管(ILD)；实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。

根据光在光纤中的传播方式，光纤有两种类型：多模光纤和单模光纤。多模光纤纤芯直径较大，可为61.5μm或50μm,包层外径通常为125μm.单模光纤纤芯直径较小，一般为9-10μm,包层外径通常也为125μm.多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为突变型折射率和渐变型折射率。以突变型折射率光纤作为传输媒介时，发光管以小于临界角发射的所有光都在光缆包层界面进行反射，并通过多次内部反射沿纤心传播。这种类型的光缆主要适用于适度比特率的场合，如图1-14(b)所示。

多模突变型折射率光纤的散射通过使用具有可变折射率的纤心材料来减小，如图1-14(c)所示。折射率随离开纤心的距离增加导致光沿纤心的传播好像是正弦波。将纤心直径减小到一种波长(3-10um)，可进一步改进光纤的性能，在这种情况下，所有发射的光都沿直线传播，这种光纤称为单模光纤，如图1-14(d)所示。这种单模光纤通常使用ILD作为发光元件，可传输的数据速率为数千兆bps.

从上述三种光纤接收的信号看，单模光纤接收的信号与输入的信号最接近，多模渐变型次之，多模突变型接收的信号散射最严重，因而它所获得的速率最低。

图1-14 光纤示意图

四、无线传输

上述三种传输媒体有一个共同的缺点，那便是都需要一根缆线连接电脑，这在很多场合下是不方便的。例如，若通信线路需要穿过高山或岛屿或在市区跨越主干道路时就很难敷设，这时利用无线电波在空间自由地传播，可以进行多种通信。尤其近几年，随着移动电话的飞速发展，移动计算机数据通信也变得越来越成熟。

无线传输主要分为无线电、微波、红外线及可见光几个波段，紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。国际电信同盟(ITU,International Telecommunications Union)对无线传输所使用的频段进行了正式命名，分别是低频(LF,Low Frequency)、中频(MF,Medium Frequency)、高频(HF,High Frequency)、甚高频(VHF,VeryHF)、特高频(UHF,UltraHF)、超高频(SHF,SuperHF)、极高频(EHF,ExtremelyHF)和目前尚无标准译名的THF(Tuned HF)。

无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHz-300GHz,但主要使用2-40GHz的频率范围。微波通信主要有两种方式：即地面微波接力通信和卫星通信。

由于微波在空间是直线传播，而地球表面是个曲面，因此其传输距离受到限制，一般只有50km左右。若采用100m高的天线塔，传输距离可增大到100km.为实现远距离传输，必须在信道的两个终端之间建立若干个中继站，故称"接力通信".其主要优点是：频率高，范围宽，因此通信容量很大；因频谱干扰少，故传输质量高，可靠性高；与相同距离的电缆载波通信比，投资少，见效快。缺点是：因相邻站之间必须直视，对环境要求高，有时会受恶劣天气影响，保密性差。

卫星通信是在地球站之间利用位于36000km高空的同步卫星为中继的一种微波接力通信。每颗卫星覆盖范围达18000km,通常在赤道上空等距离地放置3颗相隔120度的卫星，就可覆盖全球。和微波接力通信相似，卫星通信也具有频带宽，干扰少，容量大，质量好等优点。另外，其最大特点是通信距离远，基本没有盲区，缺点是传输时延长。

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