第2章數(shù)據(jù)傳輸與通信基礎(chǔ)

第2章數(shù)據(jù)傳輸與通信基礎(chǔ)第一頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

3.1.1數(shù)據(jù)和信號(hào)

數(shù)據(jù)有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種形式。模擬數(shù)據(jù)是在一定時(shí)間間隔內(nèi)，連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。因?yàn)槟M數(shù)據(jù)具有連續(xù)性的特點(diǎn)，所以它可以取無(wú)限多個(gè)數(shù)值。例如聲音、電視圖像信號(hào)等都是連續(xù)變化的，都表現(xiàn)為模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是表現(xiàn)為離散量的數(shù)據(jù)，只能取有限個(gè)數(shù)值。在計(jì)算機(jī)中一般采用二進(jìn)制形式，只有“0”和“1”兩個(gè)數(shù)值。在數(shù)據(jù)通信中，人們習(xí)慣將被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的0、1稱(chēng)為碼元。在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的形式從一點(diǎn)傳到另一點(diǎn)。電信號(hào)相應(yīng)有兩種基本形式：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的傳輸稱(chēng)為數(shù)字傳輸，用模擬信號(hào)進(jìn)行的傳輸稱(chēng)為模擬傳輸。第二頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.1.2數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信的基本目的是在接收方與發(fā)送方之間交換信息。也就是將數(shù)據(jù)信息通過(guò)相應(yīng)的傳輸線路從一臺(tái)機(jī)器傳送到另一臺(tái)機(jī)器。這里所說(shuō)的機(jī)器可以是計(jì)算機(jī)、終端設(shè)備以及其它任何通信設(shè)備。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中是以離散的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)表示的，但在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，它是以數(shù)字信號(hào)方式表示，還是以模擬信號(hào)方式表示，主要取決于選用的通信信道所允許傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型。如果通信信道不允許直接傳輸計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，那么就需要在發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)，在接收端再將模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)。第三頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.1.3信道、帶寬和數(shù)據(jù)傳輸率

1．信道

信道是信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，主要包括通信設(shè)備和傳輸媒體。這些媒體可以是有形媒體(如電纜、光纖)或無(wú)形媒體(如傳輸電磁波的空間)。信道可以按不同的方法分類(lèi)：按照傳輸媒體來(lái)分，可分為有線信道和無(wú)線信道；按照傳輸信號(hào)的種類(lèi)，信道又分為模擬信道和數(shù)字信道；按照使用權(quán)限又可分為專(zhuān)用信道和公用信道等。

第四頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．帶寬

帶寬是指頻率范圍，即最高頻率與最低頻率的差值，其單位是赫茲（Hz）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中能夠遇到的帶寬包括信號(hào)的帶寬和信道的帶寬。任何一個(gè)實(shí)際傳輸?shù)男盘?hào)都可以分解成一系列不同頻率、不同幅度的正弦信號(hào)，其中具有較大能量比率的正弦信號(hào)最高頻率與最低頻率的差值，就是信號(hào)的帶寬。信道的帶寬是指能夠通過(guò)信道的正弦信號(hào)的頻率范圍，即信道可傳送的正弦信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。一般說(shuō)來(lái)信號(hào)能在某信道上傳輸?shù)那疤釛l件是信號(hào)的頻率范圍在信道可傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)，否則就需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移、壓縮等相應(yīng)的處理。

第五頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率

數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸所構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒(bit/second)記做bps。對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為：S=1/t(bps)

需要指出的是帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率之間并沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，高數(shù)據(jù)速率，也意味著大帶寬，但與信道信噪比存在著關(guān)系。第六頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)1．半雙工通信方式在半雙工通信方式中，數(shù)據(jù)信息可以雙向傳送，但必須是交替進(jìn)行，同一時(shí)刻一個(gè)信道只允許單方向傳送。如圖3.3所示，其中A端和B端都具有發(fā)送和接收裝置，但傳輸線路只有一條，若想改變信息的傳送方向，需由開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。適用于終端之間的會(huì)話(huà)式通信，但由于通信中要頻繁地調(diào)換信道的方向，故效率較低。如：對(duì)講機(jī)的通信方式。

3.1.4數(shù)據(jù)的傳輸方式第七頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．全雙工通信方式全雙工通信能在兩個(gè)方向上同時(shí)發(fā)送和接收信息，如圖3.4所示，它相當(dāng)于把兩個(gè)相反方向的單工通信方式組合起來(lái)，因此一般采用四線制。全雙工通信效率高，控制簡(jiǎn)單，但組成系統(tǒng)造價(jià)高，適用于計(jì)算機(jī)之間通信。如：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)通信的方式。第八頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

3.2.1基帶傳輸

在數(shù)據(jù)通信中，電信號(hào)所固有的基本頻率叫基本頻帶，簡(jiǎn)稱(chēng)為基帶。這種電信號(hào)就叫做基帶信號(hào)。在數(shù)字通信信道上，直接傳送基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為基帶傳輸。在發(fā)送端基帶傳輸?shù)男旁磾?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器變換，變?yōu)橹苯觽鬏數(shù)幕鶐盘?hào)；在接收端由解碼器恢復(fù)成與發(fā)送端相同的數(shù)據(jù)?；鶐鬏斒且环N最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式。第九頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.2.2頻帶傳輸

頻帶傳輸技術(shù)就是利用調(diào)制器把二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成能在公共電話(huà)線上傳輸?shù)囊纛l信號(hào)(模擬信號(hào))，將音頻信號(hào)在傳輸介質(zhì)中傳送到接收端后，再經(jīng)過(guò)解調(diào)器的解調(diào)，把音頻信號(hào)還原成二進(jìn)制的電信號(hào)。頻帶傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是克服了電話(huà)線上不能傳送基帶信號(hào)的缺點(diǎn)，用于語(yǔ)音通信的電話(huà)交換網(wǎng)技術(shù)成熟，造價(jià)較低，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)的目的，從而提高了通信線路的利用率。但其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)效率較低。第十頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.2.3寬帶傳輸

寬帶系統(tǒng)是指具有比話(huà)音信道(4kHz)帶寬更寬的信道。使用這種寬帶技術(shù)進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)，稱(chēng)為寬帶傳輸系統(tǒng)。寬帶傳輸系統(tǒng)可以進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且允許在同一信道上進(jìn)行數(shù)字信息和模擬信息服務(wù)。

第十一頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)

1電路交換

電路交換是一種直接的交換方式，它為一對(duì)需要進(jìn)行通信的裝置之間提供一條臨時(shí)的專(zhuān)用通道，一般由交換機(jī)負(fù)責(zé)建立。即提供一條專(zhuān)用的傳輸通道，即可是物理通道又可是邏輯通道。目前公用電話(huà)網(wǎng)廣泛使用的交換方式就是電路交換，經(jīng)由電路交換的通信包括三個(gè)階段：線路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段、線路釋放階段。

第十二頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．報(bào)文交換報(bào)文交換方式就是用戶(hù)把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，分割成一定大小的報(bào)文。每一個(gè)報(bào)文由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報(bào)頭組成，報(bào)頭中有源地址和目標(biāo)地址。報(bào)文由發(fā)送端發(fā)送，在節(jié)點(diǎn)處被暫時(shí)存儲(chǔ)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)頭中的目標(biāo)地址為報(bào)文進(jìn)行路徑選擇，當(dāng)報(bào)文要發(fā)送的目的地址線路空閑時(shí)，節(jié)點(diǎn)立即將報(bào)文發(fā)送到目的地。報(bào)文交換的主要應(yīng)用領(lǐng)域是電子郵件、電報(bào)、非緊急的業(yè)務(wù)查詢(xún)和應(yīng)答。第十三頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3．分組交換分組交換方式也稱(chēng)包交換方式，該方式是把長(zhǎng)的報(bào)文分成若干較短的報(bào)文分組，以報(bào)文分組為單位進(jìn)行發(fā)送、暫存和轉(zhuǎn)發(fā)。每個(gè)報(bào)文分組，除要傳送數(shù)據(jù)地址信息外，還有數(shù)據(jù)分組編號(hào)。報(bào)文在發(fā)送端被分組后，各組報(bào)文可按不同的傳輸路徑進(jìn)行傳輸，經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)時(shí)，同樣要存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)，最后在接收端將各報(bào)文分組按編號(hào)再重新組成報(bào)文。第十四頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2.4多路復(fù)用技術(shù)

在長(zhǎng)途通信中，一些高容量的同軸電纜、衛(wèi)星設(shè)施以及光纜，其可傳輸?shù)念l率帶寬很寬，為了高效合理地利用這些資源，出現(xiàn)了多路復(fù)用技術(shù)。多路復(fù)用就是在單一的通信線(一條物理電纜線)上，同時(shí)傳輸多個(gè)不同來(lái)源的信息。從不同發(fā)送端發(fā)出的信息S1，S2…，Sn，先由復(fù)合器復(fù)合為一個(gè)信息，再通過(guò)單一信道傳輸至接收端。接收前先由分離器分出各個(gè)信號(hào)，再被各接收端接收?？梢?jiàn)，多路復(fù)用需經(jīng)復(fù)合、傳輸、分離三個(gè)過(guò)程。第十五頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2.5差錯(cuò)控制技術(shù)

2.5.1差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)類(lèi)型我們把通過(guò)通信信道后接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱(chēng)為傳輸差錯(cuò)，常簡(jiǎn)稱(chēng)為差錯(cuò)。差錯(cuò)的產(chǎn)生是不可避免的，我們的任務(wù)是分析差錯(cuò)產(chǎn)生的原因與差錯(cuò)類(lèi)型，研究檢查是否出現(xiàn)差錯(cuò)及如何糾正差錯(cuò)，即差錯(cuò)控制方法。當(dāng)數(shù)據(jù)從信源出發(fā)，經(jīng)過(guò)通信信道時(shí)，由于通信信道總是有一定的噪聲存在，在到達(dá)信宿時(shí)，接收信號(hào)將是信號(hào)與噪聲的疊加。在接收端，接收電路在取樣時(shí)判斷信號(hào)電平。如果噪聲對(duì)信號(hào)疊加的結(jié)果在電平判決時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)引起傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。第十六頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2.5.2利用常用檢錯(cuò)碼來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤

1．奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼是一種最常見(jiàn)的檢錯(cuò)碼，它分為垂直奇偶校驗(yàn)碼和水平奇偶校驗(yàn)碼。垂直奇偶校驗(yàn)碼的編碼規(guī)則是在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊后附加一位校驗(yàn)位，該位的取值由采用的校驗(yàn)方法和原數(shù)據(jù)塊中“1”的個(gè)數(shù)之和決定。例如，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息為“1010001”，采用偶校驗(yàn)時(shí)，附加位為“1”，則發(fā)送的數(shù)據(jù)信息則變?yōu)椤?0100011”；而采用奇校驗(yàn)時(shí)，附加位為“0”，信息變?yōu)椤?0100010”。接收方只要根據(jù)校驗(yàn)方法即可知道接收的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)。第十七頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．循環(huán)冗余編碼(CRC)CRC碼檢錯(cuò)方法是：將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列當(dāng)作一個(gè)多項(xiàng)式f(x)的系數(shù)，在發(fā)送端用收發(fā)雙方預(yù)先約定的生成多項(xiàng)式G(x)去除，求得一個(gè)余數(shù)多項(xiàng)式。將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式之后發(fā)送到接收端。在接收端用同樣的生成多項(xiàng)式G(x)去除接收數(shù)據(jù)多項(xiàng)式f(x)，得到計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式。如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式與接收余數(shù)多項(xiàng)式相同，則表示傳輸無(wú)差錯(cuò)；如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式與接收余數(shù)多項(xiàng)式不相同，則表示傳輸有差錯(cuò)，由發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)，直至正確為止。CRC碼檢錯(cuò)能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)容易，是目前應(yīng)用最廣的檢錯(cuò)碼編碼方法之一。第十八頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.5.5差錯(cuò)控制機(jī)制

1．停止等待方式在停止等待方式中，發(fā)送方在發(fā)送完一數(shù)據(jù)幀后，要等待接收方的應(yīng)答幀的到來(lái)。應(yīng)答幀表示上一幀已正確接收，發(fā)送方就可以發(fā)送下一數(shù)據(jù)幀，否則重發(fā)出錯(cuò)數(shù)據(jù)幀。2．連續(xù)工作方式⑴拉回方式在拉回方式中，發(fā)送方可以連續(xù)向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收方對(duì)接收的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗(yàn)，然后向發(fā)送方發(fā)回應(yīng)答幀。⑵選擇重發(fā)方式選擇重發(fā)方式與拉回方式不同之處在于：如果在發(fā)送完編號(hào)為5的數(shù)據(jù)幀時(shí)，接收到編號(hào)為2的數(shù)據(jù)幀傳輸出錯(cuò)的應(yīng)答幀，那么發(fā)送方在發(fā)送完編號(hào)為5的數(shù)據(jù)幀后，只重發(fā)出錯(cuò)的2號(hào)數(shù)據(jù)幀。第十九頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.6傳輸介質(zhì)

3.6.1雙絞線1．雙絞線的物理特性與分類(lèi)雙絞線由按規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)排列的兩根、四根或八根絕緣導(dǎo)線組成。它是局域網(wǎng)布線中最常用的一種傳輸介質(zhì)，尤其在星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，雙絞線是必不可少的布線材料。為了降低信號(hào)的干擾程度，每一對(duì)雙絞線一般由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互纏繞而成，每根銅導(dǎo)線的絕緣層上分別涂有不同的顏色，便于區(qū)別。第二十頁(yè)，共34頁(yè)。雙絞線第二十一頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．屏蔽和非屏蔽雙絞線的區(qū)別屏蔽雙絞線電纜最大的特點(diǎn)在于封裝在其中的雙絞線與外層絕緣膠皮之間有一層金屬材料。屏蔽雙絞線電纜的結(jié)構(gòu)能減小輻射，防止信息被竊聽(tīng)，同時(shí)還具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率但屏蔽雙絞線電纜的價(jià)格相對(duì)較高，安裝時(shí)要比非屏蔽雙絞線困難，必須使用特殊的連接器，技術(shù)要求也比非屏蔽雙絞線電纜高。與屏蔽雙絞線相比，非屏蔽雙絞線電纜外面只有一層絕緣膠皮，因而重量輕、易彎曲、易安裝，組網(wǎng)靈活，非常適用于結(jié)構(gòu)化布線。所以，在無(wú)特殊要求的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中，常使用非屏蔽雙絞線電纜。第二十二頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3．非屏蔽雙絞線的傳輸特性⑴3類(lèi)雙絞線3類(lèi)雙絞線的最高傳輸頻率為16MHz，最高傳輸速率為10Mbps，主要用于語(yǔ)音和最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。⑵4類(lèi)雙絞線4類(lèi)雙絞線的最高傳輸頻率為20MHz，最高傳輸速率為16Mbps，可用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率為16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。⑶5類(lèi)雙絞線5類(lèi)雙絞線的最高傳輸頻率為100MHz，最高傳輸速率為100Mbps，可用于語(yǔ)音和最高傳輸率為100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。5類(lèi)雙絞線是目前網(wǎng)絡(luò)布線的主流。第二十三頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)⑷超5類(lèi)雙絞線超5類(lèi)雙絞線的最高傳輸頻率為200MHz，最高傳輸速率為155Mbps。與5類(lèi)雙絞線相比，超5類(lèi)雙絞線的衰減和串?dāng)_更小，可提供更堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，目前主要用于千兆位以太網(wǎng)。⑸6類(lèi)雙絞線電纜6類(lèi)雙絞線電纜主要應(yīng)用于百兆快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)中，多采用23AWG導(dǎo)線，傳輸帶寬可達(dá)200～250MHz，是5類(lèi)線和超5類(lèi)電纜帶寬的2倍，最大速度可達(dá)到1000Mbit/s。6類(lèi)雙絞線電纜改善了在串?dāng)_以及回波損耗方面的性能，更適合于全雙工的高速千兆網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求。⑹超6類(lèi)雙絞線電纜超6類(lèi)雙絞線電纜主要應(yīng)用于千兆位以太網(wǎng)中。與6類(lèi)線一樣，傳輸帶寬也是200～250MHz，最大傳輸速度也可達(dá)到1000Mbit/s，只是在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善。第二十四頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.6.2同軸電纜1．同軸電纜的物理特性同軸電纜由內(nèi)外兩種導(dǎo)體構(gòu)成，內(nèi)導(dǎo)體是一根銅質(zhì)導(dǎo)線或多股銅線，外導(dǎo)體是圓柱形銅箔或用細(xì)銅絲編織的圓柱形網(wǎng)，內(nèi)外導(dǎo)體之間用絕緣物充填，最外層是保護(hù)性塑料外殼。第二十五頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．同軸電纜的分類(lèi)與傳輸特性同軸電纜按阻抗特性主要分為75Ω電纜和50Ω電纜。50Ω電纜根據(jù)直徑又分為粗同軸電纜(粗纜)和細(xì)同軸電纜(細(xì)纜)兩種。粗同軸電纜直徑為10mm，在傳輸速率為10Mbps時(shí)，傳輸距離可達(dá)500米。細(xì)同軸電纜直徑為5mm，在傳輸速率為10Mbps時(shí)，傳輸距離可達(dá)185米。粗同軸電纜價(jià)格較高，安裝復(fù)雜，一般需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作。75Ω電纜主要用于傳送模擬信號(hào)，這種電纜也叫寬帶（Broadband）同軸電纜。寬帶同軸電纜由于其頻帶寬，故能將語(yǔ)音、圖像、圖形、數(shù)據(jù)同時(shí)在一條電纜上傳送。第二十六頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3.6.3光纖

1．光纖的物理特性光纖是一種直徑為50～100μm的柔軟、能傳導(dǎo)光束的傳輸介質(zhì)，多種玻璃和塑料可以用來(lái)制造光纖，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的光纖主要是采用石英玻璃制成的，橫截面積較小的雙層同心圓柱體。裸光纖由光纖芯、包層和涂覆層組成，折射率高的中心部分叫做光纖芯，折射率低的外圍部分叫包層。光以不同的角度送入光纖芯，在包層和光纖芯的界面發(fā)生反射，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。第二十七頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)2．光纖的分類(lèi)⑴根據(jù)傳輸點(diǎn)模數(shù)的不同，光纖分為單模光纖和多模光纖兩種。①單模光纖的纖芯直徑很小，約為2~8μm，采用激光二極管LD作為光源。單模光纖的傳輸頻帶寬、容量大，傳輸距離長(zhǎng)，但需激光源，成本較高，通常在建筑物之間或地域分散的環(huán)境中使用。單模光纖是當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究和應(yīng)用中的重點(diǎn)。②多模光纖的纖芯直徑較大，約為50~125μm，采用發(fā)光二極管LED作為光源。多模光纖的傳輸速度低、距離短，整體的傳輸性能差，但成本低，一般用于建筑物內(nèi)或地理位置相鄰的環(huán)境中。第二十八頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)⑵根據(jù)折射率分布的不同，光纖分為跳變式光纖和漸變式光纖。①跳變式光纖纖芯的折射率和保護(hù)層的折射率都是一個(gè)常數(shù)。在纖芯和保護(hù)層的交界面,折射率呈階梯型變化。②漸變式光纖纖芯的折射率隨著半徑的增加按一定規(guī)律減小,在纖芯與保護(hù)層交界處減小為保護(hù)層的折射率。纖芯折射率的變化近似于拋物線。

第二十九頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本節(jié)3．光纖的傳輸特性光纖通過(guò)內(nèi)部的全反射來(lái)傳輸一束經(jīng)過(guò)編碼的光信號(hào)。光波通過(guò)光纖內(nèi)部全反射進(jìn)行光傳輸?shù)倪^(guò)程如圖3.16所示。由于光纖芯的折射系數(shù)高于外部包層的折射系數(shù)，因此可以形成光波在光纖芯與包層的界面上的全反射。第三十頁(yè)，共34頁(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)目錄結(jié)束本