4-第四章 传输媒介与网络设备

第四章 传输媒介与网络设备传输介质 连接器 互联设备

4.1 传输介质 计算机网络传输媒体： 计算机网络传输媒体：有线双绞线、同轴电缆、 双绞线、同轴电缆、光纤

无线无线电波、 无线电波、微波或红外线

电磁波谱0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

f(Hz) 10

10

10

10 无线电

10

10 微波

10 红外

10

10

10

10

10

10 -射线 γ

X-射线

可见光

紫外线

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

f(Hz) 10

10 双绞线

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10 光纤

10

卫星通信 同轴电缆 地面微波通信

无线电(AM) 无线电(FM) 电视频道

频段

LF

MF

HF

VHF

UHF

SHF

EHF

THF

各波段: 各波段 长波: 绕射/地面波 长波 30k~300kHz/10000~1000m 绕射 地面波 中波:300k~3M/1000~100m 绕射/反射 中波 绕射 反射 短波:3M~300M/100~10m 短波 电离层反射 超声波~微波 微波:300M~300G 直线传播 超声波 微波 移动:GSM 903~909/948~954M 移动:GSM 联通: 联通 GSM 909~915/954~960M 联通:CDMA 825~835/870~880M 联通

传输介质的特性物理特性：传输介质物理结构的描述； 物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号， 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及 调制技术、传输容量、传输的频率范围； 调制技术、传输容量、传输的频率范围； 连通特性：允许点 点或多点连接 点或多点连接； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性： 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据 影响的能力； 影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。 相对价格：器件、安装与维护费用。

1.双绞线： 1.双绞线：(Twisted Pair) 双绞线材质：铜芯线 互绞：为了抵消两条电线上的电磁干扰(EMI) 为了抵消两条电线上的电磁干扰( ) 分类：无屏蔽双绞线(UTP)/屏蔽双绞线(STP) 无屏蔽双绞线( 屏蔽双绞线( ) 屏蔽双绞线 )网络中使用的双绞线为8芯的(四对双绞线),用不同的颜色区分开来。 网络中使用的双绞线为 芯的(四对双绞线),用不同的颜色区分开来。 芯的 ),用不同的颜色区分开来 连接双绞线的插头称为RJ-45头。 连接双绞线的插头称为 头 内导体芯线 绝缘 箔屏蔽 铜屏蔽 外套

屏蔽双绞线 (STP)以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音

非屏蔽双绞线 (UTP) 双绞线外没有任何 附加屏蔽

UTP: 没有屏蔽，相邻的电缆易互相干扰。在LAN 中一般用于比 没有屏蔽，相邻的电缆易互相干扰。 没有屏蔽 特率为10Mbps~1Gbps,最大距离为 的数据传输。 特率为 ，最大距离为100m 的数据传输。 分类：1类、2类、3类、4类、5类

、超5类、6类线 (绞数、材质不同); 分类： 类 分类 类 类 类 类 类 类线 绞数、材质不同); 4对/25对 对 对 1-4类：不再用于网络布线 类 5类：主要应用于 类 主要应用于10/100M以太网 以太网 超5类：主要应用于 以太网( 超 类 主要应用于10/100M以太网(最常用) 以太网 最常用) 6类：主要应用于千兆以太网(也可用于 以太网) 类 主要应用于千兆以太网(也可用于10/100M以太网) 以太网 UTP最大传输距离：100米 最大传输距离： 米 最大传输距离 传输速率 10~100Mb/s 传输速率: 传输速率

2.同轴电缆： 2.同轴电缆： 同轴电缆在信号线的周围有一层金属屏蔽层。 在信号线的周围有一层金属屏蔽层。一般用于比特率为 100Mbps,最大距离为 的数据传输。 ,最大距离为1km 的数据传输。 同轴电缆分基带同轴电缆(阻抗为50欧 同轴电缆分基带同轴电缆(阻抗为 欧)和宽带同轴电缆 阻抗为75欧 (阻抗为 欧)。 缆类型：细缆、 网络中常用电 缆类型：细缆、粗缆 细缆用于10Base-2以太网，最大传输距离：185米 以太网， 细缆用于 以太网 最大传输距离： 米 粗缆用于10Base-5以太网，最大传输距离：500米 粗缆用于 以太网，最大传输距离： 米 以太网

铜芯

绝缘层 外导体 屏蔽层

保护套

3.光纤 3.光纤光纤:一根很细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅几微 一根很细的可传导光线的纤维媒体，米至一、二百微米。制造光纤的材料可以是超纯硅、 米至一、二百微米。制造光纤的材料可以是超纯硅、合成 玻璃或塑料。 玻璃或塑料。光纤 包层 外部保护层

(a)

保护层 包层 光纤 包层 保护层 (b)

光纤传输的优点光纤的传输原理是光的全反射。 光纤的传输原理是光的全反射。相对于如双绞线和同轴电 光的全反射 缆等这类金属传导媒体来说有若干优点如下： 缆等这类金属传导媒体来说有若干优点如下： 轻便 低衰减和大容量 电磁隔离， 电磁隔离，抗干扰能力强包层

反射光 入射光

纤芯

光纤分类多模光纤: 有多种不同角度入射光在一条光纤中传输. 多模光纤: 有多种不同角度入射光在一条光纤中传输. 纤芯62.5um, 纤芯62.5um, 单模光纤: 只有一种入射光在光纤中直线传输. 单模光纤: 只有一种入射光在光纤中直线传输. 纤芯8.3um, 纤芯8.3um, 使用激光波长850nm, 1300nm,1500nm; 使用激光波长850nm, 1300nm,1500nm;

填充物

光缆构成 一根光缆少则只有一根光纤， 一根光缆少则只有一根光纤， 多则几百根常用有4芯光缆。 多则几百根常用有4芯光缆。

光纤 电源线

4.无线电通信 4.无线电通信无线电(radio)通信主要是靠电离层反射， 无线电(radio)通信主

要是靠电离层反射，缺点是易 电离层反射 多径效应* 产生多径效应 产生多径效应*,其在无线电广播和电视广播中应用较 广泛。 广泛。

电离 层

地球表面

5.微波通信 5.微波通信微波通信通常是指利用在2- 微波通信通常是指利用在 -40GHz范围内的电波来进行通 范围内的电波来进行通 高频(抗干扰能力强) 信。高频(抗干扰能力强)的微波的一个重要特性是沿着 直线传播， 没有绕射功能——两个微波信号只能在可视情 直线传播， 没有绕射功能 两个微波信号只能在可视情 况下才能正常接收： 况下才能正常接收：

地球表面

所以微波通信中间需要中继，依此分为： 所以微波通信中间需要中继，依此分为：地面微波接力通 信和卫星通信。 信和卫星通信。

6.卫星通信 6.卫星通信一种特殊的微波通信，和一般地面微波通信的不同 一种特殊的微波通信， 在于它使用地球同步卫星作为中继站来转发微波信 其主要特点是传播时延较大. 号.其主要特点是传播时延较大.

卫星

多点接收

地面站

多点接收

地面站发送

地球

7.红外线和毫米波 7.红外线和毫米波光波传输 应用：在短距离内连接两个通信设备； 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； 缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响； 特点： 特点： 用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控； 用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控； 缺点： 缺点： 不能穿透固体； 不能穿透固体；