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1、第2章 传输介质本讲稿第一页，共二十三页2.1简介 计算机网络传输媒体：有线双绞线、同轴电缆、光纤等无线无线电波、微波或红外线本讲稿第二页，共二十三页2.2双绞线 双绞线是由一对或多对绝缘铜导线组成，为了减少信号传输中串扰及电磁干扰（EMI）影响的程度，通常将这些线按一定的密度互相缠绕在一起。双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输媒体，它的主要应用范围是电话系统中的模拟话音传输，最适合于较短距离的信息传输，当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变，这时就要使用中继器（Repeater）来放大信号和再生波形。双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的，并且安装简单，所以得到广泛的使用。在局域网中一般也采用
2、双绞线作为传输媒体。双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair）本讲稿第三页，共二十三页本讲稿第四页，共二十三页双绞线的分类双绞线既可以用于音频传输，也可以用于数据传输。按双绞线的性能，目前广泛应用的有五个不同的等级，级别越高性能越好。由于UTP的成本低于STP，所以使用的更广泛。UTP可以分为六类：l类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。2类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆，2类线的最高带宽为1MHz。3类UTP：又称为声音级电缆，
3、是一类广泛安装的双绞线。3类UTP的阻抗为100欧姆，最高带宽为16MHz，适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装，也能运行16Mbps的令牌环网。4类UTP：最大带宽为20MHz，其它特性与3类UTP完全一样，能更稳定的运行16Mbps令牌环网。5类UTP：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100MHz，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP目前已被广泛的应用。超5类UTP:借助特殊的是被支持能达到1000Mbps6类UTP：是一种新型的电缆，最大带宽可以达到1000MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。本讲稿第五页，共二
4、十三页2.3同轴电缆 同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成，即内导体（铜芯导线）和外导体(屏蔽层)，外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射，两导体之间用绝缘材料隔离。同轴电缆具有较高的带宽和极好的抗干扰特性。同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量，按射频级测量单位（RG）来度量，RG越高，铜芯导线越细，RG越低，铜芯导线越粗。本讲稿第六页，共二十三页同轴电缆分类常用同轴电缆的型号和应用如下：阻抗为50欧姆的粗缆RG-8或RG-11，用于粗缆以太网；阻抗为50欧姆的细缆RG-58A/U或C/U，用于细缆以太网；阻抗为75欧姆的电缆RG-59，用于有线电视CATV。本讲稿第七页，共二十三页2.4光纤 光
5、纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的，直径很细，能传导光信号的媒体。光纤由一束玻璃芯组成，它的外面包了一层折射率较低的反光材料，称为覆层。由于覆层的作用，在玻璃芯中传输的光信号几乎不会从覆层中折射出去。这样当光束进入光纤中的芯线后，可以减少光通过光缆时的损耗，并且在芯线边缘产生全反射，使光束曲折前进。玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳本讲稿第八页，共二十三页光纤的特点光缆中的光源可以是发光二极管LED或注入式激光二极管ILD，当光通过这些器件时发出光脉冲，光脉冲通过玻璃芯从而传递信息。在光缆的两端都要有一个装置来完成光信号和电
6、信号的转换。光缆的优点是信号的损耗小、频带宽、传输率高，从l00Mbps到l000Mbps，甚至更高，且不受外界电磁干扰。另外，由于它本身没有电磁辐射，所以它传输的信号不易被窃听，保密性能好。但是它的成本高并且连接技术比较复杂。光缆主要用于长距离的数据传输和网络的主干线。本讲稿第九页，共二十三页多模光纤和单模光纤根据使用的光源和传输模式，光纤可分为多模光纤和单模光纤。多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源，定向性较差。当光纤芯线的直径比光波波长大很多时，由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不同，这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。多模光纤的传输距离一般在2km以内。单模光纤采用
7、注人式激光二极管作为光源，激光的定向性强。单模光纤的芯线直径一般为几个光波的波长，当激光束进人玻璃芯中的角度差别很小时，能以单一的模式无反射地沿轴向传播。本讲稿第十页，共二十三页光纤的规格光纤的规格通常用玻璃芯与覆层的直径比值来表示，其中8.3/125的光纤只用于单模光纤。单模光纤的传输率较高，但比多模光纤更难制造，价格更高。光光纤类纤类型型玻璃芯（微米）玻璃芯（微米）覆覆层层（微米）（微米）62.5/12562.512550/12550.0125100/140100.01408.3/1258.3125本讲稿第十一页，共二十三页2.5无线传输 根据距离的远近和对通信速率的要求，可以选用不同的有
8、线介质，但是，若通信线路要通过一些高山、岛屿或河流时，铺设线路就非常困难，而且成本非常高，这时候就可以考虑使用无线电波在自由空间的传播实现多种通信。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300MHz300GHz，但主要是使用240GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。微波通信有两种主要的方式：即地面微波接力通信和卫星通信。本讲稿第十二页，共二十三页地面微波接力在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用；在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用；通过地球表面的大气传播，易受到建
9、筑物或天气通过地球表面的大气传播，易受到建筑物或天气的影响；的影响；两个地面站之间传送，距离为两个地面站之间传送，距离为50-100 km；地球地球地球地球地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔微波传送塔微波传送塔本讲稿第十三页，共二十三页微波接力的特点微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的容量很大。微波通信受外界干扰比较小，传输质量较高。与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设投资少，见效快。微波接力通信也存在如下的一些缺点：相邻站之间必须直视，不能有障碍物（”视距通信”）。有时一个天线发射出的信号也会
10、分成几条略有差别的路径到达接收天线，因而造成失真。微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。本讲稿第十四页，共二十三页卫星通信地球地球地球地球地面站地面站地面站地面站地面站地面站地面站地面站C波段 4/6 GHz上行5.9256.425 GHz下行3.74.2 GHzKU波段 11/14 GHz上行1414.5 GHz下行11.712.2 GHz优点：通信距离远，在电波覆盖范围内，任何一处都可以通信，且通信费用与通信距离无关。受陆地灾害影响小，可靠性高；易于实现广播通信和多址通信；缺点：通信费用高，延
11、时较大；10GHZ以上雨衰较大；易受太阳噪声的干扰；本讲稿第十五页，共二十三页红外线和毫米波红外线和毫米波应用：在短距离内连接两个通信设备；缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响；特点：用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控；缺点：不能穿透固体；本讲稿第十六页，共二十三页常用传输媒体的比较本讲稿第十七页，共二十三页通信接口及设备广泛使用的通信设备接口标准有：EIA RS-232C；EIA RS-499；ITU-T建议的X.21等标准。RS(Recommended Standard)表示推荐标准，232、499等为标识号码，而后缀（如RS-232C中的C）表示该推荐标准被修改过的次数。ITU-T也
12、有一些相应的标准。与EIA RS-232C兼容的ITU-T V.24建议，与EIA RS-422兼容的ITU-T V.10等。本讲稿第十八页，共二十三页EIA RS-232C接口在串行通信中，EIA RS-232C是应用最为广泛的标准，EIA在1969年公布的数据通信标准，其后为了改进RS-232C的局限性，提供更高的传输距离和数据速率，增加了新的功能，如环路测试功能，在1977年颁布了RS-499。由于RS-499标准太复杂，EIA于1987年颁布了与RS-232C兼容的改进版RS-232D。发送和接收数据的计算机或终端系统，称为数据终端设备（DTE），如计算机。用来实现信息的收集、处理和变
13、换的设备称为数据通信设备（DCE），如调制解调器。本讲稿第十九页，共二十三页RS-232C接口的特性RS-232C使用9针或25针的D型连接器DB-9或DB-25。目前，绝大多数计算机使用的是9针的D型连接器。RS-232D规定使用25针的D型连接器。RS-232C采用的信号电平515V代表逻辑“1”，515V代表逻辑“0”。在传输距离不大于15米时，最大速率为19.2kbps。本讲稿第二十页，共二十三页RS232接口DB-9和DB-25的对应关系DB-9信号名称信号名称DB-251载波波检测（CD）82发送数据（送数据（TD）23接收数据（接收数据（RD）34数据数据终端准端准备（DTR）2
14、05信号地（信号地（SIG）76数据数据传输设备准准备（DSR）67请求求发送（送（RTS）48允允许发送（送（CTS）59振振铃指示（指示（RI）22本讲稿第二十一页，共二十三页RS-232接口的应用异步应用两个DTE（计算机）设备通过电话线进行异步通信，并使用调制解调器作为数据通信设备。同步应用两个DTE设备通过RS-232C进行同步通信，使用DB-25针接口的第17和第24针脚提供外同步的时钟信号，实现数据的收发。由于9针的RS-232C接口不能提供时钟信号，因而不能进行同步通信。本讲稿第二十二页，共二十三页RS-232接口的空Modem连接当近距离的两个DTE之间进行通信时，可以不使用Modem，而是采用空Modem连接方式例如，两个DTE之间分别采用两个25针和两个9针RS-232C接口的空Modem连接方式。本讲稿第二十三页，共二十三页