计算机导论课件第二章

1、第二章 网络传输介质2.1概述概述r传输介质传输介质也称为传输媒体或传输媒介，它是网络中也称为传输媒体或传输媒介，它是网络中连接主机或设备的物理通路。连接主机或设备的物理通路。r传输系统可分为传输系统可分为两大类两大类:r有线有线传输系统：电磁波在介质内部被导向沿着传输系统：电磁波在介质内部被导向沿着固体媒体传播。例如：电信号在铜、铝等金属固体媒体传播。例如：电信号在铜、铝等金属导体内传输或光信号在玻璃光纤中传输导体内传输或光信号在玻璃光纤中传输r无线无线传输系统：电磁波在自由空间中传播传输系统：电磁波在自由空间中传播2.1概述概述n导向媒体导向媒体 有线有线n非导向媒体非导向媒体 无线无线n

2、通信的特性和质量取决于传输媒体和信号通信的特性和质量取决于传输媒体和信号n对导向媒体，媒体对传输的影响更为重要对导向媒体，媒体对传输的影响更为重要n对非导向媒体，天线发出的信号带宽对传输的影响更为重要对非导向媒体，天线发出的信号带宽对传输的影响更为重要n主要考虑因素：数据率和传输距离主要考虑因素：数据率和传输距离2.1概述概述双绞线同轴电缆光 缆导向媒体2.2 同轴电缆同轴电缆n电缆结构 同轴电缆由同轴电缆由内导体铜质芯线内导体铜质芯线( (单股实心线或多股绞合线单股实心线或多股绞合线) )、绝缘层绝缘层、网状编织的网状编织的外导体屏蔽层外导体屏蔽层( (也可以是单股的也可以是单股的) )以及

3、以及保护塑料外绝缘护套保护塑料外绝缘护套所组成。所组成。2.2 同轴电缆同轴电缆n电缆分类 基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050 ） 一条电缆只用于一个信道，一条电缆只用于一个信道，用于数字传输。用于数字传输。 宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（75 75 ） 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，用于模拟传输用于模拟传输。2.2 同轴电缆同轴电缆n什么是以太网1975年，美国Xerox PARC（Xerox Palo Alto Research Center，施乐帕克研究中心）以曾经在历史上表示传播电磁波的以太来命名基带总线局域网，称为以太网（Ethern

4、et）。PARC最初设计了数据率为2.94Mbps的以太网。1980年，Xerox, DEC, Intel共同制定了10Mbps的CSMA/CD以太网标准(DIX Ethernet)，1982年，修改为DIX Ethernet V2。2.2 同轴电缆同轴电缆n什么是以太网在DIX开展以太网标准化工作的同时，美国电气和电子工程学会（Institute of Electrical and Electronic Engineers，IEEE ）于1980年2月，成立了专门制定局域网和城域网标准的机构，称为IEEE 802委员会1983年，IEEE定义了采用CSMA/CD协议的802.3局域网标准，速

5、率从1M到10Mbps，802.3标准与DIX Ethernet V2略有差别。因此: “以太网”应特指DIX Ethernet V2,它与IEEE802.3略有区别。但在忽略网络协议细节时, 人们习惯将IEEE802.3称为”以太网”。3.3使用广播信道的数据链路层使用广播信道的数据链路层 IEEE 802又称为LMSC（LAN /MAN Standards Committee， 局域网/城域网标准委员会），致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层中定义的服务和协议。 IEEE 802也指IEEE标准中关于局域网和城域网的一系列标准。这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组

6、负责。 IEEE电气和电子工程师协会，一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是目前全球最大的非营利性专业技术学会，制定各种电子、通信、网络方面的标准。3.3使用广播信道的数据链路层使用广播信道的数据链路层 IEEE 802委员会迫于商业上的激烈竞争，并没有统一局域网标准，而是为不同的局域网分别制定了一套标准。当时可以与IEEE 802.3局域网（以太网）标准相提并论的还有IEEE 802.4令牌总线局域网标准，IEEE 802.5令牌环型局域网标准。 但是由于以太网技术与其他LAN类型相比，具有易用、易安装、易维护、低成本等诸多优点，满足了用户不断增长的需求，这使得以太网技术脱颖而出，最

7、终成为局域网的主流技术。2.2 同轴电缆同轴电缆n电缆分类 基带同轴电缆（基带同轴电缆（50 ）又分为：粗缆又分为：粗缆 细缆细缆 2.2 同轴电缆同轴电缆n粗缆的连接2.2 同轴电缆同轴电缆n粗缆结构的特点 具有较高的可靠性,网络抗干扰能力强。 具有较大的地理覆盖范围,最长距离可达2500米。 线缆笨重，网络安装、维护和扩展比较困难。 造价高。 2.2 同轴电缆同轴电缆n细缆的连接 2.2 同轴电缆同轴电缆n细缆的连接 BNC电缆连接器包括BNC连接器连接器外套、尾管和触针三部分 2.2 同轴电缆同轴电缆n细缆的连接 2.2 同轴电缆同轴电缆n细缆的连接 BNCBNC接头接头T T型接头型接

8、头BNCBNC接口接口工作站工作站同轴细缆同轴细缆网卡网卡BNCBNC终接器终接器2.2 同轴电缆同轴电缆n细缆的连接 2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的结构把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法按一定密度绞合(twist)起来就构成了双绞线。2.1 双双 绞绞 线线n平行导线的噪声效应 如果两条导线互相平行，离噪声源（如电动机）近的导线中产生的噪声电平就会比另一条导线中的更高，从而导致负载不平衡以及信号损益。2.1 双双 绞绞 线线n双绞线上的噪声导线绞合并不保证一定能消除噪声，但是能显著减弱它的影响。所以“双绞”的作用是减少相邻导线的电磁干扰。2.1 双双 绞绞 线线n双绞线

9、的外观撕剥线撕剥线 用于网络连接的双绞线内部有八根铜线，每根铜线都由绝缘层包裹，绝缘层使用不同的颜色来区分每一根导线。 双绞线内部的八根导线是两两互绞的，分别是橙色线与橙白线互绞，蓝色线与蓝白线互绞，绿色线与绿白线互绞，棕色线和棕白线互绞 。2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的分类屏蔽双绞线，在导线与封套之间有一个金属的网状屏蔽层，用来减小幅射，这可以防止外部的电磁干扰，并且避免双绞线内部的电磁辐射传到外部，从而防止通信线路上的窃听，保证了一定的安全性。 整体屏蔽双绞线 每对屏蔽双绞线2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的分类屏蔽双绞线 安装时必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的安装技术，并且屏

10、蔽层必须严格接地，才能真正起到抗干扰作用，否则有可能使屏蔽层自身成为一个很大的干扰源。 全屏蔽解决方案主要应用于严重电磁干扰环境，如一些广播站、电台等。另外，应用于那些出于安全目的，要求电磁辐射极低的环境。 2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的分类非屏蔽双绞线，是由一对分别用绝缘层包封的单股铜线双绞而成，它没有屏蔽层，直径小, 重量轻、易弯曲、易安装，具有良好的传导率，适用于结构化综合布线。典型的非屏蔽双绞线 阻水型非屏蔽双绞线 （适合室外布线） 2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的分类 无屏蔽双绞线 (UTP) 普通电话线等 最便宜 最容易安装 外部电磁场干扰影响大 屏蔽双绞线 (STP) 通过

11、一层金属网罩或金属箔层来减弱干扰 价格更高 安装不便 (又粗又重)2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的规格型号1类：主要用于传输语音（1类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。2类：传输频率为1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。3类:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于10Base-T。4类:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输，主要用于基于令牌的局域网以

12、及10Base-T和100Base-T。2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的规格型号5类:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,最高传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于10Base-T 和100Base-T网络，这是较常用的以太网电缆。 超5类（Enhanced Cat 5）：它是将现在的五类非屏蔽双绞线的性能加以改善，不少参数的性能，例如近端串扰 (NEXT)，衰减串扰比(ACR)、带宽等都有提高。主要用于低于千兆位/秒的以太网。6类是一个新级别的电缆，与5类或超5类相比，在各项性能参数都有较大提高。6类系统工作在250MHz的频率

13、上，在相等条件下提供两倍于5类系统的带宽。主要用于千兆位或更高的以太网。 2.1 双双 绞绞 线线n双绞线的规格型号普通百兆线的线芯是一根普通百兆线的线芯是一根单一铜丝，而千兆线的线单一铜丝，而千兆线的线芯是芯是7根镀银线组成。根镀银线组成。 绝缘骨架：保持四对双绞线的相对位置，绝缘骨架：保持四对双绞线的相对位置， 提高电缆的平衡特性和串扰衰减。提高电缆的平衡特性和串扰衰减。2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 RJ-45插头与RJ-11插头的外观比较2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 RJ-45插头又称水晶头2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 RJ-45插槽

14、2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 HUBRJ-45插头(水晶头)2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 带有“V”型刀口的铜片2.1 双双 绞绞 线线nRJ-45插头与插槽 EIA（ Electronic Industries Alliance ）电子工业联盟TIA （ Telecommunication Industry Association ）电信工业协会 2.1 双双 绞绞 线线n线序 EIA/TIA568AEIA/TIA568A标准标准EIA/TIA568BEIA/TIA568B标准标准引脚引脚顺序顺序介质直接介质直接连接信号连接信号双绞线绕对双绞线绕对的排列顺

15、序的排列顺序引脚引脚顺序顺序介质直接介质直接连接信号连接信号双绞线绕对双绞线绕对的排列顺序的排列顺序1 1TX+TX+（传输）（传输）白绿白绿1 1TX+TX+（传输）（传输）白橙白橙2 2TX-TX-（传输）（传输）绿绿2 2TX-TX-（传输）（传输）橙橙3 3RX+RX+（接收）（接收）白橙白橙3 3RX+RX+（接收）（接收）白绿白绿4 4没有使用没有使用蓝蓝4 4没有使用没有使用蓝蓝5 5没有使用没有使用白蓝白蓝5 5没有使用没有使用白蓝白蓝6 6RX-RX-（接收）（接收）橙橙6 6RX-RX-（接收）（接收）绿绿7 7没有使用没有使用白棕白棕7 7没有使用没有使用白棕白棕8 8没

16、有使用没有使用棕棕8 8没有使用没有使用棕棕2.1 双双 绞绞 线线n制作 RJ-45接头(水晶头)压线钳2.1 双双 绞绞 线线n制作（ EIA/TIA568A ） EIA/TIA568AEIA/TIA568A白白绿绿，绿绿，白，白橙橙，蓝蓝，白，白蓝蓝，橙橙，白，白棕棕，棕棕 水晶头塑料弹片突起的一面朝下，棕线在最右边水晶头塑料弹片突起的一面朝下，棕线在最右边2.1 双双 绞绞 线线n制作（ EIA/TIA568B ） EIA/TIA568BEIA/TIA568B水晶头塑料弹片突起的一面朝下，棕线在最右边水晶头塑料弹片突起的一面朝下，棕线在最右边白白橙橙，橙橙，白，白绿绿，蓝蓝，白，白蓝蓝

17、，绿绿，白，白棕棕，棕棕 2.1 双双 绞绞 线线n制作直通线 白白橙橙橙橙白白绿绿蓝蓝白白蓝蓝绿绿白白棕棕 棕棕 2345678白白橙橙橙橙白白绿绿蓝蓝白白蓝蓝绿绿白白棕棕 棕棕 2345678RX+RX-TX+未使用未使用TX-未使用未使用TX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用2.1 双双 绞绞 线线n制作直通线 适用场合：适用场合：交换机（或集线器）交换机（或集线器）UPLINKUPLINK口口 -交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口 - - 计算机（终端）网卡计算机（终端）网卡2.1 双双 绞绞 线线n制作交

18、叉线 EIA/TIAEIA/TIA568B568B白白橙橙橙橙白白绿绿蓝蓝白白蓝蓝绿绿白白棕棕 棕棕 23456782345678EIA/TIAEIA/TIA568A568A白白绿绿绿绿白白橙橙蓝蓝白白蓝蓝橙橙白白棕棕棕棕 TX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用TX+TX-RX+未使用未使用RX-未使用未使用2.1 双双 绞绞 线线n制作交叉线 适用场合：适用场合：交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口 - 交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口计算机网卡（终端）计算机网卡（终端）- 计算机网卡（终端）计算机网卡（终端）2.1 双双 绞绞 线线n制作反转线

19、：用于连接计算机到路由器或交换机的ConSole口（配置端口）n 2.1 双双 绞绞 线线n制作过程 插入插头用压线钳夹紧，使用测试仪测试剪齐线头2.3 光纤光纤n光纤之父早年，最好的光学玻璃的透光率换算成衰减系数是早年，最好的光学玻璃的透光率换算成衰减系数是10dB/m, 10dB/m, 即传输即传输1 1 米后能量已经降到十分之一米后能量已经降到十分之一。19661966年，年，高锟高锟发表了一篇题为发表了一篇题为光频率介质纤维表面光频率介质纤维表面波导波导的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需

20、绝缘性纤维的结构和材料特性。描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说，简单地说，只要解决好玻璃纯度和成分等问题，玻璃透光性不好不只要解决好玻璃纯度和成分等问题，玻璃透光性不好不是不可克服的。是不可克服的。从此，科技界和工业界在这一方向上开展了赛跑，人们摒弃了采用从此，科技界和工业界在这一方向上开展了赛跑，人们摒弃了采用天然玻璃砂原材料的传统方法，而天然玻璃砂原材料的传统方法，而使用如半导体工业那样的高纯原使用如半导体工业那样的高纯原材料合成玻璃，制造光纤材料合成玻璃，制造光纤。 美国美国Corning Corning 公司于公司于1970 1970 年首先宣告成功获得

21、衰减低达年首先宣告成功获得衰减低达10dB/km 10dB/km 的光纤的光纤( (衰减系数减少到传统的优质光学玻璃的千分之一衰减系数减少到传统的优质光学玻璃的千分之一) )。光纤从。光纤从此从书本概念变成了工业产品。此从书本概念变成了工业产品。 n能以能以数百数百Gbps的数据率传输几十千米的数据率传输几十千米 (比较比较: 同轴电缆能以数百同轴电缆能以数百Mbps的数据率传输的数据率传输1千米千米; 双绞线能以几双绞线能以几Mbps 的数据率传输的数据率传输1千千米，或以米，或以100 Mbps 至至 1 Gbps的数据率传输数十米）的数据率传输数十米） 。n不受外部电磁场影响不受外部电磁

22、场影响( (干扰、冲激噪声和串扰影响小干扰、冲激噪声和串扰影响小) )n无能量辐射，也难以分接（防窃听功能无能量辐射，也难以分接（防窃听功能) )2.3 光纤光纤 实际的光纤2.3 光纤光纤 光纤桌布光纤桌布光纤灯光纤灯2.3 光纤光纤 2.3 光纤光纤光从一种介质入射到另一种介质时会产生光从一种介质入射到另一种介质时会产生折射折射。折射量取决。折射量取决于两种介质的折射率。当入射角于两种介质的折射率。当入射角临界值时产生临界值时产生全反射全反射，不，不会泄漏。会泄漏。 光纤中心是光纤中心是玻璃或塑料的芯材（纤玻璃或塑料的芯材（纤芯）芯），外面包裹着密度相对较小的，外面包裹着密度相对较小的玻璃

23、或塑料材料（包层）玻璃或塑料材料（包层）； 纤芯纤芯( (高密度介质高密度介质) )的折射率高、玻的折射率高、玻璃包层璃包层( (低密度介质低密度介质) )的折射率低；的折射率低； 光纤利用全反射使光线在信道内定光纤利用全反射使光线在信道内定向传输向传输。2.3 光纤光纤 Frequency (Hz)UV可见光可见光（750 - 380 nm）X-RaysIRAMRadioWavelength (m)101210810141010101610181UHFVHF10610-310-9集中在红外线到可见光的区域范围。集中在红外线到可见光的区域范围。常用的光波长有： 660，850，1300，131

24、0和1550 nm2.3 光纤光纤 发送端光源有两种类型，皆为施加发送端光源有两种类型，皆为施加电压便可发射光束的半导体装置电压便可发射光束的半导体装置 （即（即它们在电脉冲的作用下能产生它们在电脉冲的作用下能产生光脉冲光脉冲）。）。 LED (发光二极管发光二极管) 价廉，工作温度范围较大，工作价廉，工作温度范围较大，工作寿命较长，但只能发射寿命较长，但只能发射发散的发散的光线光线，只在短距离内使用。，只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管注入式激光二极管) 根据激光原理工作，光线具有根据激光原理工作，光线具有高高度集中性度集中性，高效高数据速率长，高效高数据速率长距离。距离。 有光

25、脉冲有光脉冲-1，无光脉冲，无光脉冲-0 2.3 光纤光纤 LEDILD波段波段0.66m，0.85m或或1.30m1.31m或或1.55m（常用），（常用），0.85m或或1.30m光谱宽度光谱宽度50m10m功率功率低低大大数据速率数据速率低低高高模式模式多模多模多模和单模多模和单模距离距离短短长长生命期生命期长长短短温度敏感度温度敏感度较小较小较敏感较敏感价格价格低低贵贵2.3 光纤光纤 光纤模式光纤模式多模光纤多模光纤单模光纤单模光纤多模突变多模突变多模渐变多模渐变2.3 光纤光纤 多模光纤多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同时是指在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光

26、纤。传输的光纤。 其其光纤芯径在光纤芯径在50到到100m的范围内的范围内，多条入射角度不，多条入射角度不同的光线可以同时在一根光纤中反射式地传播，传输距同的光线可以同时在一根光纤中反射式地传播，传输距离离2km（100M带宽）。带宽）。 多模光纤根据折射率的分布特性，可分为多模光纤根据折射率的分布特性，可分为突变型突变型（step-index）和）和渐变型渐变型（graded-index）两种。）两种。2.3 光纤光纤 多模光纤之多模光纤之折射率突变型折射率突变型同样距离下，同样距离下，入射角较小的光束需要更多的反射，所以经过的入射角较小的光束需要更多的反射，所以经过的路程更长。路程更长。这

27、种路程差意味着到达时间会有所不同。当这些光这种路程差意味着到达时间会有所不同。当这些光束在接收端重新组合时，所生成的信号就会畸变。束在接收端重新组合时，所生成的信号就会畸变。任何在到达时间上的差异将造成模式色散。任何在到达时间上的差异将造成模式色散。2.3 光纤光纤 多模光纤之多模光纤之折射率渐变型折射率渐变型是一种是一种具有变化的密度的光纤具有变化的密度的光纤。其。其芯材中心密度最高，向外逐渐变芯材中心密度最高，向外逐渐变小，在边界处最小小，在边界处最小。密度的不断变化使得光线逐渐弯曲成一条曲线，。密度的不断变化使得光线逐渐弯曲成一条曲线，这样每隔一定间距不同的光线就会相交。把接收装置精心放

28、置在这这样每隔一定间距不同的光线就会相交。把接收装置精心放置在这些相交处，就可以获得高精度的重组信号。些相交处，就可以获得高精度的重组信号。2.3 光纤光纤 单模光纤单模光纤使用折射率突变型光纤。其使用折射率突变型光纤。其芯径被减少到某个波长级芯径被减少到某个波长级，这样，这样只有一只有一个角度即个角度即“模式模式”的光线可以通过的光线可以通过：轴心光线。于是所有光线都能：轴心光线。于是所有光线都能“同时同时”到达，并能无失真地重新组合，到达，并能无失真地重新组合，传输距离大大高于多模光传输距离大大高于多模光纤纤，通常用于长距离的传输。但需用昂贵的注入式激光二极管作光，通常用于长距离的传输。但

29、需用昂贵的注入式激光二极管作光源。源。2.3 光纤光纤 光纤的直径减小光纤的直径减小到一个光波波长到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单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播2.3 光纤光纤 电信号电信号光信号光信号光光检检测测判判决决再再生生光光源源驱驱动动光光源源光光检检测测放放大大光信号光信号电信号电信号光纤中继器光纤中继器光发送器光发送器光接收器光接收器光纤中继光纤中继器器光纤收发器光纤收发器2.3 光纤光纤 包层包层保护外套保护外套纤芯纤芯纤芯纤芯保护外套保护外套包层包层2.3 光纤光纤 芯芯封套封套外套外套加强芯加强芯光纤光纤外鞘外鞘加强芯加强芯光纤束光纤

30、束2.3 光纤光纤 一根光纤跳线中只含有一根光一根光纤跳线中只含有一根光纤，只能进行纤，只能进行单向的数据传输单向的数据传输。一般使用光纤软跳线需要两根，一般使用光纤软跳线需要两根，一根发送数据，一根接收数据一根发送数据，一根接收数据。 2.3 光纤光纤 2.3 光纤光纤 n光纤网络的组件 带有光纤模块的交换机光纤连接器用以实现光纤的接续，连接两根光纤或光缆形成连续光通光纤连接器用以实现光纤的接续，连接两根光纤或光缆形成连续光通路，其种类众多，结构各异。路，其种类众多，结构各异。 光纤接口类型很多光纤接口类型很多，SC光纤接光纤接口主要用于局网交换环境口主要用于局网交换环境，在一，在一些高性能

31、千兆交换机和路由器上些高性能千兆交换机和路由器上提供了这种接口，它与提供了这种接口，它与RJ-45接接口看上去很相似，不过口看上去很相似，不过SC接口接口显得更扁些，其明显区别还是里显得更扁些，其明显区别还是里面的触片，如果是面的触片，如果是8条细的铜触条细的铜触片，则是片，则是RJ-45接口，如果是一接口，如果是一根铜柱则是根铜柱则是SC光纤接口。光纤接口。 SC光纤接口光纤接口2.3 光纤光纤 n常见的几种光纤连接器常见的几种光纤连接器MIC：用于：用于FDDI，双光缆，双光缆ST：插入锁定：插入锁定光耦合器（光耦合器（ST）SC：568A标准，标准， 方形，插入锁定方形，插入锁定FC：旋

32、紧锁定：旋紧锁定MT-RJMUn光纤缺点光纤缺点费用高费用高由于纤芯材料的任何不纯净或是不完善都可能导致信号丢失，由于纤芯材料的任何不纯净或是不完善都可能导致信号丢失，必须万分精确地进行制造。同样，激光光源费用较高。必须万分精确地进行制造。同样，激光光源费用较高。安装安装/ /维护难维护难布设光缆时，一点点粗糙和断折都将导致光线散射和信号丢布设光缆时，一点点粗糙和断折都将导致光线散射和信号丢失；失；所有的接头都必须打磨并精确地接合；所有的接头都必须打磨并精确地接合；脆弱性脆弱性比铜导线容易断裂，不适合在移动频繁的环境中使用。比铜导线容易断裂，不适合在移动频繁的环境中使用。2.3 光纤光纤 2.

33、4 无线传输无线传输p 美国艺术家美国艺术家尼克雷尼克雷- -莱姆莱姆(Nickolay Lamm)(Nickolay Lamm)p 每个种颜色代表一种每个种颜色代表一种频率频率p Wi-Fi Wi-Fi信号（上）信号（上）p 蜂窝网络信号（下）蜂窝网络信号（下）p 特点：特点：AnytimeAnytimeAnywhereAnywhereAnywayAnyway2.4 无线传输无线传输红外线通信和激光通信是把要传输的信号分别转换红外线通信和激光通信是把要传输的信号分别转换成成红外光信号红外光信号和和激光信号激光信号直接直接在自由空间沿直线进在自由空间沿直线进行传播行传播。2.4 无线传输无线传

34、输2.4 无线传输无线传输n红外线国际标准有两种红外线国际标准有两种nIrDA V1.0 nIrDA V1.1nIrDA Infrared ray Data Access（红外线数据收发）红外线数据收发）n满足满足IrDA标准的红外线设备标准的红外线设备n可以不受各个国家不同的无线电法规的约束可以不受各个国家不同的无线电法规的约束n是全球适用的无线通信工具是全球适用的无线通信工具2.4 无线传输无线传输n红外线通信标准由红外线通信标准由Infrared Data Association制定制定n标准分为标准分为IrDA DATA 和和IrDA Control两大类两大类IrDA DATA（红外

35、线数字信息交换标准）红外线数字信息交换标准）n适用于台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、打印机、适用于台式电脑、笔记本电脑、掌上电脑、打印机、数码相机、公用电话、蜂窝电话、寻呼机及其它移动数码相机、公用电话、蜂窝电话、寻呼机及其它移动通信装置的红外线数据传输。通信装置的红外线数据传输。IrDA CONTROL（红外线数字控制技术标准）红外线数字控制技术标准）n适用于无线键盘、无线鼠标等装置对适用于无线键盘、无线鼠标等装置对PC机和家用电器机和家用电器等受控对象进行控制。等受控对象进行控制。2.4 无线传输无线传输总结：总结：IrDA DATA是是高速、直线、点对点的无线近程高速、直线、点对点的无线

36、近程双向通信方案双向通信方案。2.4 无线传输无线传输非导向媒体非导向媒体光电探测器光电探测器激光束激光束发射器发射器光电探测器光电探测器激光束激光束发射器发射器成本低，带宽高，不受管制。但成本低，带宽高，不受管制。但受天气影响大，如雨、雾、雪。受天气影响大，如雨、雾、雪。非导向媒体非导向媒体无线电波的三种传播方式无线电波的三种传播方式地波传输地波传输天波传输天波传输视距传输视距传输非导向媒体非导向媒体非导向媒体非导向媒体2.4 无线传输无线传输2.4 无线传输无线传输n两个地面站之间传送两个地面站之间传送n距离：距离：50 -100 km2.4 无线传输无线传输地球同步卫星地球同步卫星卫星通

37、信是在地面微波接力和空间技术的基础上发展起卫星通信是在地面微波接力和空间技术的基础上发展起来的。而来的。而通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继站站。由于作为中继的卫星离地面很高，因此经过一次中。由于作为中继的卫星离地面很高，因此经过一次中继转接之后即可进行长距离的通信。继转接之后即可进行长距离的通信。2.4 无线传输无线传输n最少使用最少使用3 3个卫星就可以覆个卫星就可以覆盖全球盖全球n传播时延较大传播时延较大2.4 无线传输无线传输n每两颗相邻卫星都有一定每两颗相邻卫星都有一定的重叠覆盖区，但南、北的重叠覆盖区，但南、北两极地区则为盲区。两极地区

38、则为盲区。极通信卫星1地球通信卫星2通信卫星3静止轨道2.4 无线传输无线传输卫星地球表面卫星发送多点接收多点接收2.4 无线传输无线传输2.4 无线传输无线传输2.4 无线传输无线传输非导向媒体非导向媒体在有线通信系统中，信号在实体的线路中传播，由于线路自身是相互隔离的，它们在有线通信系统中，信号在实体的线路中传播，由于线路自身是相互隔离的，它们之间的干扰是有限的。而之间的干扰是有限的。而在无线通信系统中没有实体的通信线路，信号在开放的空在无线通信系统中没有实体的通信线路，信号在开放的空间中传播，为了避免混乱，一般所采用的方式是透过频段（波段）的分配来进行隔间中传播，为了避免混乱，一般所采用

39、的方式是透过频段（波段）的分配来进行隔离离。这种分配通常都是由政府立法来执行，将电磁频谱分段，依据不同的应用目的。这种分配通常都是由政府立法来执行，将电磁频谱分段，依据不同的应用目的分配使用。无线电频谱如同土地和能源一样，是有限的自然资源，其使用必须获得分配使用。无线电频谱如同土地和能源一样，是有限的自然资源，其使用必须获得许可并付费。许可并付费。 在电磁波谱中有一些频段的使用是无需授权的，在电磁波谱中有一些频段的使用是无需授权的，即这些频段的使用没有根据应用目的分配，可以任即这些频段的使用没有根据应用目的分配，可以任意使用。大多数政府都预留了这样的频段，称为意使用。大多数政府都预留了这样的频

40、段，称为ISM（Industrial，Scientific and Medical），即工），即工业、科学和医疗领域中所有使用电磁波的设备都可业、科学和医疗领域中所有使用电磁波的设备都可以任意使用这些频段以任意使用这些频段，当然不同的国家，当然不同的国家ISM频段的频段的位置会有所不同，图是三个位置会有所不同，图是三个ISM频段，其中频段，其中2.4GHz频段几乎所有国家都开放使用。频段几乎所有国家都开放使用。 2.4 无线传输无线传输短波902-928MHz26MHz2.4-2.4835MHz83.5MHz5.735-5.860 GHz125MHz2.4 无线传输无线传输 三个三个ISM频段

41、：频段： 1）900MHz频段频段，用于无绳电话、蜂窝电话和其他消费品，用于无绳电话、蜂窝电话和其他消费品，频段范围小，数据速率最大为频段范围小，数据速率最大为1Mb/s，但传输距离较长。，但传输距离较长。该段已十分拥挤，从而有时造成用户受到干扰或无法接入该段已十分拥挤，从而有时造成用户受到干扰或无法接入网络。网络。 2）2.4GHz频段频段，频段范围比，频段范围比900MHz频段要宽，频段要宽，无线标准无线标准802.11b工作在该段工作在该段，能提供最高，能提供最高11Mb/s的数据速率。大的数据速率。大多数无线网络设备采用该频带作为主要传输频率。多数无线网络设备采用该频带作为主要传输频率

42、。 3）5GHz频段频段，较以上两个频段开放的晚，较以上两个频段开放的晚，无线标准无线标准802.11a工作在该段，工作在该段，能提供最高能提供最高54Mb/s的数据速率，但的数据速率，但传输距离较短。传输距离较短。 2.4 无线传输无线传输窄频技术窄频技术 - - 采用专用频带采用专用频带 - - 提供传输信号所需要的最小带宽提供传输信号所需要的最小带宽扩频技术扩频技术 - - 采用公用频带采用公用频带 - - 把原始信号把原始信号“扩展扩展”到一个宽频范围到一个宽频范围2.4 无线传输无线传输将数据分成许多小片，再将它们分别以不同频率将数据分成许多小片，再将它们分别以不同频率的无线电波发送

43、出去。（需要经常改变载波频率的无线电波发送出去。（需要经常改变载波频率 ）2.4 无线传输无线传输即：将很宽的频带细分成许多小频道，每次传送数据所即：将很宽的频带细分成许多小频道，每次传送数据所使用的频道都不一样。使用的频道都不一样。时间不同频率不同时间不同频率不同 ABCDE2.402.412.422.432.442.45频率（GHz）12345时间时间频率（GHz）12.4222.4032.4342.4152.44跳频模式：CADBE2.4 无线传输无线传输 跳频图案体现了跳频通信中载波频率改变的跳频图案体现了跳频通信中载波频率改变的规律。规律。 通常我们希望频率跳变的规律不被敌方所识通常

44、我们希望频率跳变的规律不被敌方所识破破，所以需要随机地改变以至无规律可循才好。，所以需要随机地改变以至无规律可循才好。但是若真的无规律可循的话，通信的双方（或但是若真的无规律可循的话，通信的双方（或友军）也将失去联系而不能建立通信。因此，友军）也将失去联系而不能建立通信。因此，常采用常采用伪随机伪随机改变的跳频图案。改变的跳频图案。所谓所谓“伪随机伪随机”，就是，就是“假假”的随机，其实是有规律性可循的，的随机，其实是有规律性可循的，但当敌方不知跳频图案时，就很难猜出其跳频的规律来。但当敌方不知跳频图案时，就很难猜出其跳频的规律来。2.4 无线传输无线传输与定频通信系统的通俗比较：与定频通信系

45、统的通俗比较：在敌我双方的通信对抗中，敌方企图发现我方的通信频在敌我双方的通信对抗中，敌方企图发现我方的通信频率，以便于截获所传送的信息内容，或者发现我方通信率，以便于截获所传送的信息内容，或者发现我方通信机所在的方位，以便于引导炮火摧毁。所以对于定频通机所在的方位，以便于引导炮火摧毁。所以对于定频通信系统，容易暴露目标且易于被截获。信系统，容易暴露目标且易于被截获。 跳频通信是跳频通信是“打一枪换一个地方打一枪换一个地方”的游击通信策略、使的游击通信策略、使敌方不易发现通信使用的频率，一旦被敌方发现，通信敌方不易发现通信使用的频率，一旦被敌方发现，通信的频率也已经的频率也已经“转移转移”到另外一个频率上了。当敌方摸到另外一个频率上了。当敌方摸不清不清“转移规律转移规律”时，就很难截获我方的通信内容。时，就很难截获我方的通信内容。