網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

1、1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)線纜在網(wǎng)絡(luò)的最低層次上，所有計算機通信都以某種能量形式對數(shù)據(jù)進行編碼，并將這些 能量通過傳輸介質(zhì)發(fā)送出去。例如，電流可用來在導(dǎo)線上傳輸數(shù)據(jù)，而無線電波可用來 在空中傳輸數(shù)據(jù)。因為附屬于計算機的硬件設(shè)施執(zhí)行數(shù)據(jù)的編碼和譯碼，程序員和用戶 并不需要了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?xì)節(jié)。但是，通信軟件的一個主要功能是處理底層硬件工作過 程中出現(xiàn)的錯誤和故障， 了解這些軟件就要用到一些數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍詈椭R。以下章節(jié)將討論數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍睢Ｄ壳暗木W(wǎng)絡(luò)工程中普遍采用有線通信線路和無線通信線路兩種布線方式，我們可以根據(jù)實際需要選擇。有線通信是利用電纜、光纜或電話線來充當(dāng)傳輸導(dǎo)體的，無線通信是利 用衛(wèi)星

2、、微波和紅外線來充當(dāng)傳輸導(dǎo)體。此處以多數(shù)用戶采用的有線通信線方式來敘述 布線系統(tǒng)所使用的線（電）纜、導(dǎo)線槽、線（電）纜架、光纖保護系統(tǒng)、連接器及其他 一些常用材料。.雙絞線（Twisted Pair , TP）雙絞線是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質(zhì)。雙絞線是由兩根具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線組成，把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起組成一對，可降低信號干涉的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根與之相絞合的導(dǎo)線上發(fā)出的電 波抵消。如果把四對互相纏繞的雙絞線放在一個絕緣套中便成了雙絞線電纜。與其他傳 輸介質(zhì)相比，雙絞線在傳輸距離、信道寬度和數(shù)據(jù)傳輸速度等方面均受到一定的限制，但它制作

3、容易、價格低廉，特別適用于星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)連接。目前，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線 （Unshielded Twisted Pair, UTP）、屏蔽雙絞線（Shielded Twisted Pair, STP）兩種，如圖，屏蔽雙絞線電纜的外層包圍著一層編織的或起皺的屏蔽，多 數(shù)用的是鋁箔材料。編織的屏蔽用于室內(nèi)布線，起皺的屏蔽用于室外或地下布線。屏蔽 減少了由RFI （電磁干擾）和EMI （射頻干擾）引起的對通信信號的干擾，將一對雙絞 線纏繞在一起也有助于減少 RFI和EMI ,在周圍有重型電力設(shè)備和強干擾源的地方，比較適合采用STP。左圖是UTP,右圖是STP。圖1-3-1超5類UTP

4、 （左圖）和 STP （右圖）簡單地絞在一起就改變了導(dǎo)線的電氣特性，并使其能用于網(wǎng)絡(luò)。首先，絞在一起限制了電磁能量的發(fā)射，并有助于防止雙絞線中的電流發(fā)射能量干擾其他導(dǎo)線。其次，絞在一 起也使雙絞線本身不易被電磁能量所干擾，有助于防止其他導(dǎo)線中的信號干擾這兩根導(dǎo)線。在雙絞線中加入屏蔽層的想法出現(xiàn)了屏蔽雙絞線（shielded twisted pair）由一根為屏蔽 層所圍繞的雙絞線所組成。每根線覆有絕緣材料，這樣導(dǎo)線相互隔離一屏蔽層僅形成一 個防止電磁輻射進入或逸出的屏障。更強的屏蔽能力使得帶屏蔽的雙絞線經(jīng)常被用于網(wǎng) 絡(luò)的通信線需要經(jīng)過某一產(chǎn)生強電磁場設(shè)備的場合(如大型空調(diào))。屏蔽雙絞線的缺點主

5、要是價格相對較高，安裝時要比非屏蔽雙絞線困難，必須使用特殊的連接器。與屏蔽雙絞線相比，非屏蔽雙絞線的主要優(yōu)點是重量輕、易彎曲、易安裝、組網(wǎng)靈活 等，非常適合結(jié)構(gòu)化布線。.雙絞線的分類(1)3類雙絞線：其最高傳輸頻率為16MHZ ,最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 10Mbit/s,目前已基本淘汰。(2)4類雙絞線：其最高傳輸頻率為 20MHZ ,最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 16Mbit/s,很少用于 網(wǎng)絡(luò)布線，市面上基本看不到。(3)5類雙絞線：使用了特殊的絕緣材料，其最高傳輸頻率為100MHZ,最高數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbit/s,是構(gòu)建10M/100M局域網(wǎng)的主要通信介質(zhì)。(4)超5類雙絞線：屬非屏蔽雙絞線，與

6、普通5類雙絞線相比，超5類雙絞線在傳送信號時衰減更小，抗干擾能力更強。主要用于千兆位以太網(wǎng)。.雙絞線的連接頭雙絞線是通過RJ-45接頭與網(wǎng)卡或Hub相連接的。根據(jù)RJ-45接頭金屬片形狀的不同， RJ-45接頭可以分為 上叉式”和 主叉式”兩類。圖1-3-2雙絞線的連接頭在雙絞線中共有4對芯線，每根芯線都有不同的作用。雙絞線的排列順序應(yīng)與RJ-45接頭相對應(yīng)。在這8個腳位中，只有4個腳位使用。.同軸電纜(Coaxial Cable )同軸電纜由一根空心的外圓柱導(dǎo)體及其所包圍的單根內(nèi)導(dǎo)線所組成，外圓柱導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)線用絕緣材料隔開，其頻率特性比雙絞線好，能進行較高速率的傳輸。 其屏蔽性較好, 抗干擾

7、能力強，在未使用雙絞線連網(wǎng)前，曾盛行一時。圖1-3-3雙層屏蔽帶懸掛線的 RG系列型號同軸電纜如圖所示為雙層屏蔽帶懸掛線的 RG系列型號同軸電纜，其導(dǎo)體采用鋼質(zhì)鍍銅材料， 內(nèi)外導(dǎo)體之間用物理發(fā)泡聚乙烯，屏蔽層使用的是鋁塑復(fù)合膜及34線規(guī)格鋁鎂合金絲編織，最外層護套用聚氯乙烯材料。此類同軸電纜常用作 CATV和MATV的接入電纜同軸電纜一般采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即在一根電纜上連接多臺計算機，這種結(jié)構(gòu) 適用于計算機比較密集的場合，但是如果當(dāng)某一個節(jié)點發(fā)生故障時，故障會串聯(lián)影響到整根電纜上所有連接的機器，故障的診斷和修復(fù)都很麻煩，現(xiàn)已逐步被非屏蔽雙絞線或 光纜所替代，但在一些小型辦公網(wǎng)和家庭網(wǎng)絡(luò)中

8、仍有一定的使用。目前，同軸電纜有如下幾種型號：RG-650 QRG-850 QRG-1150QRG-5850 QRG-5975 QRG-6293 Q計算機網(wǎng)絡(luò)一般選用 RG-11以太網(wǎng)粗纜和RG-58以太網(wǎng)細(xì)纜，其他型號用于一些專用 網(wǎng)絡(luò)。1.3.2光纖.光纖概述計算機網(wǎng)絡(luò)也使用柔軟的玻璃纖維傳輸數(shù)據(jù)。這種介質(zhì)用光傳輸數(shù)據(jù)，這就是眾所周 知的光纖(Optical Fiber)。微細(xì)的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至于 斷裂。(雖然光纖不能彎成直角，但可以在一個小于兩英寸的很小半徑內(nèi)轉(zhuǎn)彎)。光纖 一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管(light emitting diode , L E D)或

9、激光器以發(fā)送光脈沖 至光纖，光纖另一端的接收器使用光敏元件檢測光脈沖。光纖較導(dǎo)線有四大優(yōu)點。首先，因為傳輸?shù)男问绞枪猓怨饫w不會引起電磁干擾也 不會被干擾。其次，因為玻璃纖維可以被制成能反射光纖內(nèi)絕大多數(shù)的光，所以光纖傳 輸信號的距離比導(dǎo)線所能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。第三，因為較之電信號，光可以對更多 的信息進行編碼，所以光纖可在單位時間內(nèi)傳輸比導(dǎo)線更多的信息。第四，與電流總是 需要二根導(dǎo)線形成回路不同，光僅需一根光纖即可從一臺計算機傳輸數(shù)據(jù)到另一臺計算機。盡管光纖有不少優(yōu)點，但它也確有其不利之處。首先，光纖的安裝需要專門設(shè)備以保 證光纖的端面平整以便光能透過。其次，當(dāng)一根光纖在護套中斷裂(如被

10、彎成直角)， 要確定其位置是非常困難的。第三，修復(fù)斷裂光纖也很困難，需要專門的設(shè)備聯(lián)結(jié)二根 光纖以確保光能透過結(jié)合部。.FC型光纖連接器表明其外部加強方式采用的是金屬套，緊固方式為螺絲扣，此類連接器結(jié)構(gòu)簡單、操 作方便、制作容易，但光纖端面對微塵較為敏感，一般用于周圍環(huán)境比較清潔的場合。圖1-3-4 FC型光纖連接器.SC型光纖連接器外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型完全相同，緊固方式采用的是插拔銷閂式，不需旋轉(zhuǎn)，此類連接器價格低廉、插拔操作方便，但與光纖的連接不是 很好。圖1-3-5 SC型光纖連接器.ST型光纖連接器外殼呈圓形，所采用的插針與耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸同F(xiàn)C型完全

11、相同，其中插針的端面多采用PC型或APC型研磨方式，緊固方式為螺絲扣。此類連接器適用于各種光纖網(wǎng)絡(luò)， 操作簡單且具有很好的互換性，已被收進了ANSI/EIA/TIA-568-A 標(biāo)準(zhǔn)。圖1-3-6 ST型光纖連接器根據(jù)光在光纖中的傳播方式，光纖有兩種類型：多模光纖和單模光纖。其中所謂模”是指以一定角度進入光纖的一束光。多模光纖采用發(fā)光二極管 LED作為光源，其纖芯較粗，數(shù)據(jù)傳輸速率低且傳輸距離短， 但其成本也次低，主要用于建筑物內(nèi)或地理位置接近的區(qū)域。通過減小纖心直徑和采用激光二極管LD作為光源，可進一步改進光纖的性能。在這種情況下，所有發(fā)射的光都沿直線傳播，這種光纖稱為單模光纖。特點是傳輸頻

12、帶寬、 容量大、傳輸距離長，因此它常用于建筑物之間或地理分布較遠(yuǎn)的場合，缺點是成本較無線電波除了用于無線電廣播和電視節(jié)目以及用于手提電話的個人通信，無線電波也可用于傳 輸計算機數(shù)據(jù)。一個使用無線電波通信的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常被非正式地稱為是運行在射頻（radiofrequency, RF）上的，并且其傳輸也被稱為 RF傳輸。與使用導(dǎo)線或光纖的網(wǎng)絡(luò)不同， 使用RF傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)并不要求在計算機之間有直接的物理連接。作為替代，每個計算機 都帶有一個天線，經(jīng)過它發(fā)送和接收RF。RF網(wǎng)絡(luò)所用的天線在物理上可大可小，取決于所需的接收范圍。例如，用于穿越城鎮(zhèn) 在幾英里范圍內(nèi)傳播信息的天線可能需要一個垂直安裝在建筑物頂上的

13、近兩米的金屬 桿，而一個只要求在大樓中通信的天線可以小到足以安裝在便攜計算機內(nèi)（小于 20厘 米）。衛(wèi)星雖然無線電波傳輸并不沿地球表面彎曲，但RF技術(shù)可以和衛(wèi)星相結(jié)合以提供長距離通 信。例如，下圖展示了一個環(huán)繞地球軌道的通信衛(wèi)星如何提供越洋的網(wǎng)絡(luò)連接。衛(wèi)星帶 有一線電接收器和發(fā)送器，在大洋一邊的一個地面站發(fā)送信號至衛(wèi)星，衛(wèi)星將信號轉(zhuǎn)發(fā)至大洋另一邊的地面站。因為在軌道上放置一顆衛(wèi)星是極其昂貴的，一顆衛(wèi)星通常包含 很多個彼此相互獨立的轉(zhuǎn)發(fā)器（一般為六到十二個），每個轉(zhuǎn)發(fā)器使用不同的無線電頻 道以保證多個通信能同時進行。此外，由于單個衛(wèi)星頻道還可共享使用，因此它能為許 多客戶提供服務(wù)。圖1-3-7衛(wèi)

14、星方式微波超出無線電和電視所用的頻率范圍的微波也能用于傳播信息，許多長途電話公司使用微波傳輸電話通信。一些大公司也安裝了微波通信系統(tǒng)作為公司網(wǎng)絡(luò)的一部分。雖然微波就是頻率較高的無線電波，但它們的性質(zhì)并不相同。與無線電波向各個方向 傳播不同，微波傳輸集中于某個方向，可以防止他人截取信號。另外，微波能比用RF傳輸承載更多的信息。但是，微波不能穿透金屬結(jié)構(gòu)。微波傳輸在發(fā)送和接收器之間存 在無障礙的通道時工作得很好，因此，絕大多數(shù)微波裝置都設(shè)有高于周圍建筑物和植被的高塔，并且其發(fā)送器都直接朝向?qū)Ψ礁咚系慕邮掌鳌＜t外線電視和立體聲系統(tǒng)所使用的遙控器是用紅外線（Infrared）進行通信。紅外線一般局限

15、于一個很小的區(qū)域（例如，在一個房間內(nèi)）并且通常要求發(fā)送器直接指向接收器。紅外 硬件與采用其他機制的設(shè)備比較相對便宜，且不需要天線。計算機網(wǎng)絡(luò)可以使用紅外技術(shù)進行數(shù)據(jù)通信。例如，為一個大房間配備一套紅外連接以使該房間內(nèi)的所有計算機在房間內(nèi)移動時仍能和網(wǎng)絡(luò)保持連接。紅外網(wǎng)絡(luò)對小型的便攜計算機尤為方便。因為紅外技術(shù)提供了無需天線的無繩連接。這樣，使用紅外技術(shù)的 便攜計算機可將所有的通信硬件放在機內(nèi)。激光我們已經(jīng)提到了通過光纖可把光用于通信中。止匕外，光也能用于在空中傳輸數(shù)據(jù)。和 微波通信系統(tǒng)相似，采用光的通信連接通常由兩個站點組成，每個站點都擁有發(fā)送和接 收器，設(shè)備安裝在一個固定的位置，經(jīng)常在一個高塔上，并且相互對齊，以便一個站點 的發(fā)送器將光束直接傳輸至另一站點的接收器。發(fā)送器使用激光器（laser）產(chǎn)生光束,因為激光能在很長距離內(nèi)保持聚焦。和微波傳輸相似，激光器發(fā)出的光束走的也是直線，并且不能被遮擋。不幸的是，激 光光束不能穿透植物以及雨、雪、