傳輸媒介與阻抗ppt課件

1、傳輸媒介與配備計算機網路Chapter 03大綱3.1網路傳輸媒介3.2連接器3.3網路傳輸設備網路傳輸媒介v傳輸媒體 (Transmission Media)v分為兩類v有線傳輸 (Wired)v藉由電纜線、光纖等進行傳輸v依材質、純度、潔淨度不同各有奇特性與種類v期望以最低成本，降低其傳輸衰減(Attenuation)率v一般網路傳輸以有線纜線為傳輸的主要媒介v無線傳輸 (Wireless)v運用廣闊的天際來傳輸v空間限制或移動性(Mobility)的因素考量有線網路傳輸v雙絞線 Twisted Pairv同軸電纜線 Coaxial Cablev光纖纜線 Optical Fiber雙絞線

2、Twisted Pairv最常見的一種傳輸線材v為何要相互絞在一起v電的傳輸存在著電生磁與磁生電v互絞在抵消兩條線上產生的電磁干擾 (EMI)v互絞的程度越高，電磁互抵的功效就越高v常見的雙絞線分為兩類v無遮蔽雙絞線UTP (Unshielded Twisted Pair)v遮蔽雙絞線STP (Shielded Twisted Pair)雙絞線的組成Conductor WireDielectricFoil Shield (STP only)Braid Shield (STP only)Jacket雙絞線抑制雜訊原理特性阻抗v不是以一般三用電表所量測的電阻值v代表傳輸線上快速訊號傳輸時訊號流的平

3、均阻抗v阻抗值不是一般使用者可以輕易量測得到v使用者可以依據纜線外觀、標示及分級作判斷vUTP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為100歐姆vSTP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為150歐姆UTP雙絞線的分類類別互絞程度傳輸速率用處第一類Category I未絞線1 2 Mbps基本語音通訊第二類Category II4 Mbps4Mbps記號環(huán)網路第三類Category III每英吋絞三次16 Mbps10BaseT16Mbps記號環(huán)網路第四類Category IV20 Mbps100BaseT416Mbps記號環(huán)網路第五類Category V每英吋絞四次100 Mbps100BaseT

4、100 CDDI 網路第五類增強型Category V Enh.200 300 MbpsATM 網路 (OC-3)第六類Category VI350 600 MbpsGigabit Ethernet同軸電纜vUsed for Cable TVvAlmost obsolete as a LAN mediavTypes:v10Base2v10Base5同軸電纜的組成中心導線中心導線外皮外皮絕緣體絕緣體網狀導體網狀導體外皮外皮RG-11同軸電纜v外皮一般披覆黃色或橘色塑膠皮v由內而外共有七層包裝v訊號單芯導線、塑膠絕緣體、金屬箔片、內導體網層、油紙、外導體網層、外皮v中心訊號單芯導線直徑0.4英吋v

5、特性阻抗50v常用在10Base5類型的乙太網路架構中v一般又稱之為粗纜線 Thick CableRG-62、RG-58同軸電纜vRG-62v比RG-58線材略粗v線材中心導線為單股導線v直徑0.25英吋特性阻抗為93 vToken Bus網路架構之ARCnet的傳輸線vRG-58v一般最常見的網路同軸電纜線材v直徑0.18英吋特性阻抗為50 v常用在10Base2類型乙太網路架構中v線材中心導線為多芯線 (Stranded Wire)v一般又稱之為細纜線 Thin CableRG-59同軸電纜v一般家庭有線電視常用的傳輸線v由內到外共四個層次所組成v訊號導體、絕緣體、導體網層及外皮v中心導線

6、為單股線v特性阻抗為75光纖纜線v重量輕、體積小、使用年限更久v沒有輻射、無電磁干擾、低衰減v傳輸頻寬大、不受雷擊損壞v竊取訊號安全性高Optical fibersTubeStrain relief(e.g., Kevlar)InnerjacketSheathOuterjacket光纖纜線分類與組成v光纖纜線的分類v步級式多模光纖 Step-Index Multimode Fiberv漸級式多模光纖 Graded-Index Multimode Fiberv單模光纖 Single Mode Fiberv光纖的組成v光纖 Corev外圍材質 Claddingv保護層 Protective She

7、ath光纖訊號傳送角度範圍Acceptance / Emission ConeNA= sin = n2core - n2cladding Numerical Aperture (NA)步級式多模光纖vMost common designs: 100/140 or 200/280 mvPlastic optical fiber (POF):0.1 - 3 mm , core 80 to 99%RefractiveIndex (n)Diameter (r)CladdingPrimary coating(e.g., soft plastic) Core1.4801.460SiO2 Glass140

8、m100 m步級式多模光纖訊號傳送Pulse broadening due to multi-path transmission. Bitrate x Distance product is severely limited!100/140 m Silica Fiber: 20 Mb/s km 0.8/1.0 mm Plastic Optical Fiber: 5 Mb/s km漸級式多模光纖vDoping profile designed to minimize “race” conditions(“outer” modes travel faster due to lower refrac

9、tive index!) vMost common designs: 62.5/125 or 50/125 m, NA 0.2vBitrate x Distance product: 1 Gb/s kmnr1.4751.460單模光纖vStep-Index type with very small corevMost common design: 9/125 m or 10/125 m, NA 0.1vBitrate x Distance product: up to 1000 Gb/s km(limited by CD and PMD - see next slides)nr1.4651.4

10、60無線電傳輸v一般而言無線電傳送分為v地波 Ground Wavev天波 Sky Wavev直線傳送 Line-Of-Sight; LOS地波v極低頻與低頻訊號 3KHz 3MHzv無線電波不受大小低於其波長的障礙物干擾v極低頻與低頻訊號波長甚長，沿著地表行進可以保持較低的地面吸收率v頻率夠低、波長夠長且功率夠大情況下，地波的傳輸大約可傳送150公里v航海通訊與AM廣播天波v中頻與高頻訊號 3MHz 30MHzv以地波傳輸的話，衰減量大v藉由大氣的電離層(Ionosphere)與地面間的來回反射，形成傳送的導波通道v行進距離在高功率的傳送下，150公里 400公里的範圍直線傳送v超過30MH

11、z以上的電磁波v以直線行進方式傳輸，傳輸距離相當遠v無線電視臺、大哥大基地臺、衛(wèi)星通訊、外太空通訊等都是直線行進傳輸v因為訊號以直線傳送，基地臺必須架設在至高點或架設高塔連接器v傳輸媒介僅是提供訊號藉以傳輸的通道v處理工作需要網路設備的配合v傳輸媒體與設備間的連接介面(Interface)v連接器(Connector)或天線(Antenna)RJ-45與RJ-11連接頭vRJ-45v有八個接點 (Contact)v各接點表面都鍍了50毫米(m)的薄金v增強金屬傳導與防銹蝕的能力v網路使用的接頭vRJ-11v有四個接點 (2P、4P或6P)v比RJ-45略小v電話使用的接頭18RJ-58連接器v

12、中心有一探針v與同軸電纜線之中心導線連接作訊號傳導v探針上同樣鍍了薄金v終端電阻器(Terminator)v電阻值與RG-58纜線特性阻抗相同(50)v作纜線接地與阻抗匹配工作vI接頭(或稱之為一接頭)v用以作同軸點纜線串接延長vT接頭v用以作RG-58纜線真正與電腦網路卡上的BNC接頭相連的連接器常見的光纖接頭網路傳輸設備v數據機v網路卡v中繼器 (Repeater)v集線器 (HUB)v橋接器 (Bridge)v交換器 (Switch)v路徑器或路由器 (Router)v閘通器 (Gateway)HUBBridgeSwitchRouter數據機vMODEM: MOdulation + DE

13、Modulationv撥接(Dialup)、遠端連線常用的設備介面v傳統數據機、ISDN數據機、ADSL數據機、纜線數據機等+網路卡v電腦與纜線間通訊傳輸的橋樑vNIC: Network Interface Cardv不同的網路設備有不同的網路卡v乙太網路卡、高速乙太網路卡、記號環(huán)網路卡、FDDI網路卡、ATM網路卡、無線網路卡等不同產品v越普遍的產品價格越便宜NIC中繼器 Repeaterv訊號經過一段距離傳輸之後會有衰減v遠距離傳送、一段距離後必須靠中繼器將訊號重新整理後，在傳送出去v乙太網路的543定律v最多五段的同軸乙太網路利用四部中繼器相連接，其中僅有三段網路線可以連接點腦主機集線器

14、 HUBv接進實驗室或辦公室的固接網路線路一般數量有限v運用集線器可擴充連接點數量v有直接接在主機板插槽、介面卡形式的簡易型集線器架構v進入集線器的訊號都重新整理過後再傳送出去，所以集線器都具備中繼器的功能v集線器事實上是多Port的中繼器v不同的網路架構、 HUB名稱各異v乙太網路下稱為HUBv記號環(huán)網路下稱為MAU (Media Access Unit)vFDDI網路下稱為ConcentratorRepeaterThe Cloud橋接器 Bridgev將大區(qū)塊的廣播網路系統區(qū)隔成兩個較小的區(qū)塊，以降低這個忙碌網路間訊號碰撞的機率v相同區(qū)塊電腦間訊號部會穿過橋接器，進而影響到另一區(qū)塊的傳輸效

15、能v只有不同區(qū)塊間的傳輸才需經由橋接器作傳送v橋接器都具備中繼器與集線器的功能v相同網路架構的兩個區(qū)塊可藉由橋接器達到擴大網路範圍的目標交換器 Switchv交換器與傳統集線器使用方式非常相似，唯內部採用交換式線路可以改善網路傳輸負荷。v提供更快速的訊息交換，更短的傳輸延遲。vCut-throughvStore-and-forwardv新式的交換式集線器已經慢慢有簡單的路由器功能，甚至到達Transport Layer功能了。vLayer 2 Switch (Switching HUB)vLayer 3 Switch (Routing Switch)vLayer 4 SwitchvLayer 7 SwitchSwitches Each segment has its own collision doma