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1、1计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用第二章第二章第二章第二章 数据通信的基本知识数据通信的基本知识数据通信的基本知识数据通信的基本知识基本概念；基本概念；基本概念；基本概念；数据传输方式；数据传输方式；传输介质；传输介质；数据编码;数据编码;本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：多路复用；多路复用；多路复用；多路复用；数据交换技术；数据交换技术；差错控制差错控制2计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念数据通信数据通信是指在不同计算机之间传送表
2、示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的过程。是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的过程。数据通信的基本概念数据通信的基本概念信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般是字母、数字、符号的组合。信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像。计算机产生的信息一般是字母、数字、符号的组合。3计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念数据通信的基本概念数据通信的基本概念数据是信息的载体。数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据所表示内容的解释。数据是信
3、息的载体。数据涉及对事物的表示形式，信息涉及对数据所表示内容的解释。在数据通信中，被传输的二进制代码称为在数据通信中，被传输的二进制代码称为“数据（data）数据（data）”；数据通信的任务数据通信的任务就是传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。就是传输二进制代码比特序列，而不需要解释代码所表示的内容。信号信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。是数据在传输过程中的电信号的表示形式。4计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念?数据数据(Data)：传递（携带）信息的实体，：传递（携带）信
4、息的实体，信息信息(Information)则是数据的内容或解释。则是数据的内容或解释。-模拟模拟(Analog)数据与数据与数字数字(Digital)数据数据?信号信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播。：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播。-模拟模拟信号与信号与数字数字信号信号-基带基带(Base band)与与宽带宽带(Broadband)信号信号5计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号tta)模拟信号b)
5、数字信号?模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值?数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值6计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号?周期信号：信号由不断重复的固定模式组成周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如（如正弦波正弦波）?非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如（如语音的音波信号语音的音波信号），能被分解成无数个周期信号的叠加。，能
6、被分解成无数个周期信号的叠加。ttTTTTTT周期信号周期信号7计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念非周期周期信号非周期周期信号8计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念数字信道与模拟信道数字信道与模拟信道?数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输，如?数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。计算机网络中主要采用数字信道进行数据传输，如ISDN、DDN、
7、ATM、局域网。?模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。如、局域网。?模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。如CATV、无线电广播、电话拨号线路。、无线电广播、电话拨号线路。?信道信道(Channel)：传送信息的线路（或通路）。传送信息的线路（或通路）。物理信道物理信道：传输信号的物理通路，由通信设备和传输介质组成；：传输信号的物理通路，由通信设备和传输介质组成；逻辑信道：逻辑信道：建立在物理信道之上，一个物理信道可提供多个逻辑信道，如多路复用。建立在物理信道之上，一个物理信道可提供多个逻辑信道，如多路复用。有线信道与无线信道、公用信道与专用信道（专线）。有线信道与无线信道、公用
8、信道与专用信道（专线）。9计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念?比特率比特率(Bit Rate)：数据传输速率，单位时间内传输二进制数据的位数数据传输速率，单位时间内传输二进制数据的位数(bps，b/s)?码元码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元时间轴上的一个信号编码单元t码元码元1码元码元2码元码元3码元码元4码元码元5信号信号同步脉冲同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始同步脉冲也可位于码元的中部同步脉冲也可位于码元的中部一
9、个码元也可有多个同步脉冲相对应一个码元也可有多个同步脉冲相对应10计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念?波特率波特率(Baud)：每秒传送的码元数，每秒传送的码元数，即即信号传送速率信号传送速率1 Baud=（log2M）bps其中其中M是信号的编码级数是信号的编码级数,即一个脉冲信号所表示的有效状态数。也可以写成即一个脉冲信号所表示的有效状态数。也可以写成Rbit=Rbaudlog2M（比特率（比特率=波特率波特率X信号所含比特数）信号所含比特数）一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输
10、速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。）。例如：当波特率为例如：当波特率为9600时时若M=2，数据传输率为9600b/s若M=16，数据传输率为38.4kb/s11计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念带宽带宽(Band width，BW)：信号或信道占据的频率范围（模拟信号）信号或信道占据的频率范围（模拟信号）/信号的传输速率信号的传输速率M
11、bps(数字信号数字信号)信道传输能力的度量。信道传输能力的度量。在传统的通信工程中：BW fmaxfmin单位：赫兹（Hz）在计算机网络中，一般用每秒允许传输的二进制位数作为带宽的计量单位。主要单位：b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s。例如：传统以太网理论上每秒可以传输1千万比特，它的带宽为10Mb/s。信道容量信道容量(Channel capacity)：信道的最大数据率信道的最大数据率 误码率误码率(Bit error rate)：信道传输可靠性指标信道传输可靠性指标P=错误的位数错误的位数/传输的总位数传输的总位数12计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应
12、应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念信息编码：信息编码：将信息用二进制数表示的方法将信息用二进制数表示的方法数据编码：数据编码：将数据用物理量表示的规则将数据用物理量表示的规则例如：字母例如：字母A的的ASCII编码为编码为01000001，其数据编码可能为，其数据编码可能为01000001t13计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念通信系统模型通信系统模型任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：通信的三个要素：信源、信宿和信道通信的三个要素：
13、信源、信宿和信道噪声噪声信源信源编码编码调制调制信道信道解调解调解码解码信宿信宿产生和发送信息端产生和发送信息端产生和发送信息端产生和发送信息端接受信息端接受信息端接受信息端接受信息端通信线路通信线路通信线路通信线路?任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生干扰，称为任何信道都不是完美无缺的，因此会对传输的信号产生干扰，称为“噪声噪声”。?外界：闪电、串扰、电气设备外界：闪电、串扰、电气设备?内部：介质特性（衰减、延迟与频率有关）内部：介质特性（衰减、延迟与频率有关）14计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本
14、概念基本概念信息通过数据通信系统的传输过程信息通过数据通信系统的传输过程把携带把携带信息信息的的数据数据用物理用物理信号信号形式通过信道传送到目的地形式通过信道传送到目的地信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输编码：数据适合传输的数字信号编码：数据适合传输的数字信号便于同步、识别、纠错便于同步、识别、纠错调制：数字信号适合传输的形式调制：数字信号适合传输的形式按频率、幅度、相位按频率、幅度、相位解调：接收波形数字信号解调：接收波形数字信号解码：数字信号原始数据解码：数字信号原始数据信息信息数据数据信号信号在信道上传输在信道上传输信号信号数据数据信息
15、信息数据编码数据编码调制调制解调数据解码解调数据解码01000001A01000001A信道信道15计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信（1）模拟通信）模拟通信模拟通信指信道中传输模拟信号。当传输的是模拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号时，信号进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟信号。（a）信源为模拟数据（b）信源为数字数据其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。其主要优点在于信道的利用
16、率较高，但是其在传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。16计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念（2）数字通信）数字通信数字通信指信道中传输数字信号。当传输的信号是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为数字信号。（a）信源为模拟数据（b）信源为数字数据为什么要进行数字化？为什么要进行数字化？（1）抗干扰、抗噪声性能好；（2）差错可控；（3）易加密；（4）便于计算机处理。（1）抗干扰、抗噪声性能好；（2）差错可控；（3）易加密；（
17、4）便于计算机处理。17计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念通信系统的构成通信系统的构成数据传输系统：数据传输系统：1）传输线路：包括传输介质和中继设备）传输线路：包括传输介质和中继设备2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等.调制解调器等网络接入设备也称调制解调器等网络接入设备也称DCE（Data Circuit Equipment）。）。数据处理系统数据处理系统：计算机、终端等。又分为：源系统（信源发送器）：发出数据的计算机目的系统（
18、信宿接收器）：接收数据的计算机计算机、终端等设备也称为：计算机、终端等。又分为：源系统（信源发送器）：发出数据的计算机目的系统（信宿接收器）：接收数据的计算机计算机、终端等设备也称为DTE（Data Terminal Equipment）DCEDTEDTEDCE18计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念数据通信基本过程数据通信基本过程5个阶段个阶段包含两项内容：包含两项内容：数据传输数据传输和和通信控制通信控制过程与打电话比较过程与打电话比较建立物理连接拨号，拨通对方建立物理连接拨号，拨通对方建立逻辑连接
19、互相确认身份建立逻辑连接互相确认身份数据传输互相通话数据传输互相通话断开逻辑连接互相确认要结束通话断开逻辑连接互相确认要结束通话断开物理连接双方挂机断开物理连接双方挂机*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。19计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.1 2.1 基本概念基本概念基本概念基本概念通信网络中站点的连接方式通信网络中站点的连接方式点-点连接主站交换连接集线式连接次站次站次站中心站集中器交换机多点连接20计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模
20、式数据传输模式数据传输摸式数据传输摸式数据传输摸式数据传输摸式(比特串从一台设备传送到一台设备的方式比特串从一台设备传送到一台设备的方式比特串从一台设备传送到一台设备的方式比特串从一台设备传送到一台设备的方式)1.按照字节使用通道数分按照字节使用通道数分?串行传输：串行传输：按照由低位到高位的顺序逐个传送比特位。（一条线路，适应长距离传输，成本低，速度慢）按照由低位到高位的顺序逐个传送比特位。（一条线路，适应长距离传输，成本低，速度慢）?并行传输：并行传输：同时传输多个比特，每个比特使用一条线路。（适应短距离之间的通信，如主机和打印机、显示器、硬盘等）同时传输多个比特，每个比特使用一条线路。（
21、适应短距离之间的通信，如主机和打印机、显示器、硬盘等）21计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式2.按照信号传送方向分2.按照信号传送方向分单工单工(Simplex)：数据单向传输：数据单向传输（无线电广播无线电广播）半双工半双工(Half Duplex)：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机对讲机）全双工全双工(Full Duplex)：数据可同时双向传输：数据可同时双向传输（电话电话）两个方向的信号共享链路带宽：两个方向的信号共
22、享链路带宽：1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或）链路具有两条物理上独立的传输线路，或2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输22计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信通信方式传输方向信道个数收发方的限制优缺点应用单工固定单向1一方只能发送，一方只能接收结构简单、效率低、只能单向传输信息广播、电视半双工限时双向2通信双方在不同时刻可分别发送或接收信息效率低对讲机等全双工双向2通信双方在同一
23、时刻既可发送信息又可接收信息结构复杂、成本高、性能最好计算机之间23计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式3.按信号是否调制分3.按信号是否调制分 基带传输：基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送(基带：调制前原始信号所占的频带基带：调制前原始信号所占的频带)，基带传输的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。，基带传输的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。例如：以太网，令牌环网例如：以太网，令牌环网 频带传输：频带传输：调制成模
24、拟信号后再传送，接收方需要解调。调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：通过电话模拟信道传输例如：通过电话模拟信道传输宽带传输：宽带传输：采用模拟传输技术，将不同频率的多种调制信号在统一传输线路中传输。如多路复用（闭路电视系统）采用模拟传输技术，将不同频率的多种调制信号在统一传输线路中传输。如多路复用（闭路电视系统）24计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式宽带传输的主要特点：宽带传输的主要特点：一个宽带信道可划分为多个逻辑信道或频率段，进行多路复用传输，信道容量大增；一个宽带信道可
25、划分为多个逻辑信道或频率段，进行多路复用传输，信道容量大增；?可在同一信道上进行数字信息或模拟信息的传输；可在同一信道上进行数字信息或模拟信息的传输；?宽带传输的距离比基带传输要远许多，因为数字数字需要被模拟信号运载后传输，模拟信号传输比数字信号远；宽带传输的距离比基带传输要远许多，因为数字数字需要被模拟信号运载后传输，模拟信号传输比数字信号远；?宽带传输中的信号具有单向性，如要实现双向传输需要同时具备两条数据同路。宽带传输中的信号具有单向性，如要实现双向传输需要同时具备两条数据同路。注：注：宽带传输采用了频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输采用了频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输采
26、用了频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输采用了频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。宽带传输。宽带传输。宽带传输。一般认为，当网络传输速率大于一般认为，当网络传输速率大于一般认为，当网络传输速率大于一般认为，当网络传输速率大于2Mbps2Mbps2Mbps2Mbps时，称为宽带网。时，称为宽带网。时，称为宽带网。时，称为宽带网。25计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式4.数据同步方式4.数据同步方式通信收发双方在时间基准上必须保持一致通信收发双方在时间基准上必须保持一致(包括开始
27、时间、位边界、重复频率等包括开始时间、位边界、重复频率等)同步。同步。有三种同步方法：有三种同步方法：位同步（同步传输）位同步（同步传输）字符同步（同步与异步传输）字符同步（同步与异步传输）帧同步（同步传输）帧同步（同步传输）26计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式位同步：位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。（目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步。（接收端根据发送段发送数据的起止时间和时钟频率来校正自己的时间基准和时钟频率）接收端根据发送段发送数据的起止
28、时间和时钟频率来校正自己的时间基准和时钟频率）外同步外同步发送端发送同步时钟信号，接收方用 它来锁定自己的时钟脉冲频率。发送端发送同步时钟信号，接收方用 它来锁定自己的时钟脉冲频率。自自(内内)同步同步接收方通过特殊编码（如曼彻斯特编码，这些数据编码信号包含了同步脉冲），提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。接收方通过特殊编码（如曼彻斯特编码，这些数据编码信号包含了同步脉冲），提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。发送站 同步信号数据接收的同步信号锁定后的同步信号接收站接收站收到的数据数据27计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传
29、输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式字符同步字符同步：以字符为边界实现字符的同步接收。：以字符为边界实现字符的同步接收。（同步式与异步式同步式与异步式）?同步式：?同步式：将字符组织成组，以组为单位连续传送，在每组字符前加上同步控制字符将字符组织成组，以组为单位连续传送，在每组字符前加上同步控制字符SYN，每个数据字符内不加附加位。接收端接受到，每个数据字符内不加附加位。接收端接受到SYN后，根据后，根据SYN来确定数据字符的起始与终止。来确定数据字符的起始与终止。SYN数据字符数据字符一个或多个一个或多个SYN字符字符SYN控制字符控制字符控制字符控制字符28计计计计算算算算机机机机网
30、网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式?异步式：?异步式：每个字符作为一个独立的整体传送，字符之间的时间间隔不固定。每个字符作为一个独立的整体传送，字符之间的时间间隔不固定。每个字符的传输需要：每个字符的传输需要：?1个起始位（加在第一位前，逻辑个起始位（加在第一位前，逻辑“1”）?5，6，7，8个数据位个数据位?1，1.5，2个停止位（加在最后一位，逻辑个停止位（加在最后一位，逻辑“0”）频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新同步频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新同步增加了辅助位，所以增加了辅助位，所
31、以效率低效率低例如，1个起始位、8个数据位、2个停止位时，其效率为8/1172起始位起始位数据位停止位数据位停止位字符间隔不固定字符间隔不固定1个字符时间逻辑个字符时间逻辑“0”逻辑逻辑“1”29计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.2 2.2 数据传输模式数据传输模式数据传输模式数据传输模式帧同步：帧同步：同步传输将字符分组传送，每组成为一个数据帧。识别一个帧的起始和结束帧同步帧（帧（Frame）包含数据和控制信息的数据块（包）包含数据和控制信息的数据块（包）帧起始帧起始控制信息控制信息数据数据帧结束帧结束校验校验0-n8bit8bit8-32m
32、面向比特的面向比特的以特殊位序列（以特殊位序列（7EH，即，即01111110）作为帧（起始）标志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。）作为帧（起始）标志来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。面向字符的面向字符的以同步字符（以同步字符（SYN，16H）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。）来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧。30计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质金属导体 利用电流变化金属导体 利用电流变化双绞线、同轴电缆双绞线、同轴电缆(粗、细粗、细)光纤 利用光波光
33、纤 利用光波无线介质 利用电磁波的辐射无线介质 利用电磁波的辐射无线电、短波、微波、卫星、光波无线电、短波、微波、卫星、光波传输介质：传输介质：网络中连接收发双方的物理通路，网络中连接收发双方的物理通路，网络中连接收发双方的物理通路，网络中连接收发双方的物理通路，实际传输信息的载体。（有线与无线）实际传输信息的载体。（有线与无线）实际传输信息的载体。（有线与无线）实际传输信息的载体。（有线与无线）31计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质双绞线（双绞线（TwistedPair）-螺旋绞合的双导线，螺旋绞合
34、的双导线，1mm-每根每根4对、对、25对、对、1800对对-典型连接距离典型连接距离100m（LAN）-RJ45插座、插头插座、插头-优缺点：成本低密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离较短应用领域：电话网络、局域网优缺点：成本低密度高、节省空间安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离较短应用领域：电话网络、局域网内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套螺旋排列：减少电螺旋排列：减少电磁干扰。磁干扰。32计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输
35、介质传输介质传输介质屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)由由外部保护层外部保护层、屏蔽层屏蔽层与与多对双绞线组成。多对双绞线组成。以铝箔屏蔽以减少干扰和串音由由外部保护层外部保护层与与多对双绞线多对双绞线组成。组成。双绞线外没有任何附加屏蔽，以太网广泛使用。3类、5类、6类（16M、155M、1200M）33计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)直连线直连线：用于将计算机
36、连入到集线器或交换机线图如下：用于将计算机连入到集线器或交换机线图如下：1 2 3 4 5 6 7 8A端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；B端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；交叉线交叉线：计算机与计算机、交换机与交换机直接相连，计算机直接接入路由器的以太网口线图如下：计算机与计算机、交换机与交换机直接相连，计算机直接接入路由器的以太网口线图如下：1 2 3 4 5 6 7 8A端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；端：橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕；B端：绿白，绿，橙白，蓝
37、，蓝白，橙，棕白，棕。端：绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕。34计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)RJ45接头与双绞线顺序(以5类UTP为例)35计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质同轴电缆（同轴电缆（Coaxial Cable）?基带同轴电缆基带同轴电缆50，一条电缆只用于一个信道，用于数字传输，已被双绞线取代。?宽带同轴电缆宽带同轴电缆一条电缆同时传输不同频
38、率的多路模拟信号，75，用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器。主要用于电视信号传输。?应用：总线式局域网铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体屏蔽层保护套外导体屏蔽层保护套36计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质 细同轴 细同轴-50，D=1.02cm，10Mbps-185m、4中继、中继、5段（段（925m）、每段终端最多）、每段终端最多30个个-优缺点：价格低安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator）抗干扰能力强距离短可靠性差 粗同轴 粗同轴-70，D=2.54cm，10Mbp
39、s-500m、4中继、中继、5段段(2500m)、每段终端最多、每段终端最多100个个-优缺点：价格稍高安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator）抗干扰能力强距离中等可靠性好37计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质光纤（光纤（Optical Fiber）依靠光波承载信息依靠光波承载信息速率高，通信容量大仅受光电转换器件的限制（速率高，通信容量大仅受光电转换器件的限制（100Gb/s）传输损耗小，适合长距离传输传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好，保密性好抗干扰性能极好，保密性好轻便轻便价格
40、高，需光电转换。纤芯材料：塑料二氧化硅价格高，需光电转换。纤芯材料：塑料二氧化硅(高纯玻璃高纯玻璃)38计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质光纤传输原理光纤传输原理利用光的反射利用光的反射?光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。当入射角临界值时产生全反射，不会泄漏。?光纤：纤芯?光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射。当入射角临界值时产生全反射，不会泄漏。?光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层折射率高、玻璃包层-折射率低，光波在纤芯和包层界面上全反射?亮度调制，有脉冲折射率低，光波在纤芯和包层界面上全反
41、射?亮度调制，有脉冲-1，无脉冲，无脉冲-0?光传输系统：光源、介质、光检测器光源?光传输系统：光源、介质、光检测器光源:850nm/1300nm/1500nm发光二极管发光二极管/激光二极管介质激光二极管介质:光纤光检测器光纤光检测器:光电二极管光电二极管PIN/雪崩二极管雪崩二极管APD?单向传输，双向传输需两根光纤?应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接?单向传输，双向传输需两根光纤?应用领域：局域网主干、电信网络、服务器连接39计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质光纤内部光的全反射传输过程光
42、纤内部光的全反射传输过程光缆传输系统结构示意图光缆传输系统结构示意图40计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质在光纤发送端，主要采用两种光源：在光纤发送端，主要采用两种光源：发光二极管发光二极管LED（Light-Emitting Diode）注入型激光二极管注入型激光二极管ILD（Injection Laser Diode）在接收端将光信号转换成电信号时，要使用在接收端将光信号转换成电信号时，要使用光电二极管光电二极管PIN检波器检波器或或APD检波器检波器。光载波调制方法采用振幅键控。光载波调制方法采
43、用振幅键控ASK调制方法，即亮度调制（调制方法，即亮度调制（intensity modulation）。因此，光纤传输速率可以达到几千）。因此，光纤传输速率可以达到几千Mbps。41计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用光纤传送模式：多模光纤传送模式：多模(MMF)、单模、单模(SMF)多模光纤多模光纤(MMF)单模光纤单模光纤(SMF)：光纤的直径接近一个光波波长光纤的直径接近一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播激光器包层，折射率低纤芯，折射率高亮度调制光检波器激光器光检波器单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播h2h1芯芯
44、芯芯/封套特性封套特性封套特性封套特性h1h2光纤的直径减小到一个光波波长波长波长:850,1300 nm:850,1300 nm波长波长:1300,1550 nm:1300,1550 nm42计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质典型的光缆典型的光缆单芯光缆单芯光缆单芯光缆单芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃封套塑料外套玻璃内芯多芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳常见规格：玻璃内芯常见规格：玻璃内芯50um缓变型缓变型MMF62.5um缓变缓变/增强型
45、增强型MMF8.3um突变型突变型SMF 玻璃包层玻璃包层125um43计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质高密度多芯光缆剖面结构芯封套芯封套外套加强芯光纤外套加强芯光纤外鞘加强芯光纤束外鞘加强芯光纤束44计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质无线介质无线介质（信号在大气或外层空间自由传播）（信号在大气或外层空间自由传播）使用电磁波或光波携带信息使用电磁波或光波携带信息优缺点：优缺点：无需物理连接适用于长距离或不便
46、布线的场合易受干扰反射，为障碍物所阻隔主要类型主要类型：无线电、地面微波通信卫星红外线发射站接收站接收站接收站45计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质用于通信的电磁波频段用于通信的电磁波频段无线电波微波红外线可见光紫外线X射线射线f(Hz)100 10210410610810101012101410161018102010221024f(Hz)104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016双绞线卫星通信双绞线卫星通信TVFMAM同轴电
47、缆微波通信同轴电缆微波通信光通信波长光通信波长 30km 3km30m3m30mm 3mm30m 3m电磁波传播两种方式：无线方式传播；有线方式传播（同轴电缆、双绞线、光纤）电磁波传播两种方式：无线方式传播；有线方式传播（同轴电缆、双绞线、光纤）46计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质不同的传输介质可以传输不同频率的信号。例如，普通双绞线可以传输低频与中频信号，同轴电缆可以传输低频到特高频信号，光纤可以传输可见光信号。由不同的传输介质可以传输不同频率的信号。例如，普通双绞线可以传输低频与中频信号，同轴电
48、缆可以传输低频到特高频信号，光纤可以传输可见光信号。由双绞线、同轴电缆与光纤作为双绞线、同轴电缆与光纤作为传输介质的通信系统，一般用于传输介质的通信系统，一般用于固定物体固定物体之间的通信。之间的通信。移动物体与固定物体、移动物体与移动物体移动物体与固定物体、移动物体与移动物体之间的通信，都属于之间的通信，都属于移动通信移动通信，例如人、汽车、，例如人、汽车、轮船、飞机等移动物体之间的通信。轮船、飞机等移动物体之间的通信。47计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质移动物体之间的通信只能依靠移动物体之间的通
49、信只能依靠无线通信无线通信手段，主要有以下几种：手段，主要有以下几种：无线通信系统无线通信系统微波通信系统微波通信系统蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统卫星移动通信系统卫星移动通信系统实际应用的移动通信系统主要包括：实际应用的移动通信系统主要包括：蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统、无线电话系统无线电话系统、无线寻呼系统无线寻呼系统、无线本地环路无线本地环路与与卫星移动通信系统卫星移动通信系统。48计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术与与与与应应应应用用用用2.3 2.3 传输介质传输介质传输介质传输介质无线电通信无线电通信无线电波很容易产生，可以传播很远，很容易穿过建筑物，因
50、此被广泛用于通信。无线电波同时可全方向传播，即它能从源向任意方向传播，因此发射和接收装置不必在物理上很准确地对准。无线电波很容易产生，可以传播很远，很容易穿过建筑物，因此被广泛用于通信。无线电波同时可全方向传播，即它能从源向任意方向传播，因此发射和接收装置不必在物理上很准确地对准。无线电波的无线电波的特性特性与与频率频率有关有关。在较低频率上，无线电波能轻易地通过障碍物，但是能量随着与信号源距离的增大而急剧减小（图。在较低频率上，无线电波能轻易地通过障碍物，但是能量随着与信号源距离的增大而急剧减小（图a）。在高频上，无线电波趋于直线传播并受障碍物的阻挡，它们还会被雨水吸收）。在高频上，无线电波