1.23网络中的信息载体、通信线路、连接设备

1、1.3网络中的信息载体、通信线路、连接设备数据通信是指在计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间传送表示字符、数字、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。信号（Signal）是数据的电磁波表示形式。按照在传输介质上传输的信号类型，能够分为：模拟信号数字信号两类相对应地将数据通信系统分为：模拟通信系统数字通信系统两种。1.23网络中的信息载体、通信线路、连接设备信道复用技术 信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上，共享信道资源。四种信道复用方式：频分复用FDM、时分复用TDM、波分复用WDM和码分复用。 路由器（Router）路由器是实现网络层服务的设备，它工作在OSI参考模型

2、的第三层网络层。路由器处理网络层的数据报文，并根据报文网络地址决定数据报文的转发。路由器功能：路由器提供了各种速率的链路或子网接口，用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器具有判断网络地址和选择路径的功能。 网关（Gateway）连接不同类型，而且协议差别又较大的网络时，需要使用一种称为网关（Gateway）的设备。网关的特性主要体现在以下几个方面：执行互连网间协议的转换；执行报文存储转发及流量控制功能；提供虚电路接口及相对应服务；支持应用层互通及互连网间的网络管理功能。 路由器（Router）路由器的缺点：路由器的设置相对复杂，路由器安装复杂的软件，实现各种复杂功能。路由器使不同网段上的端点系统

3、的通信较困难。如果路由器运行静态路由算法，那么配置路由表是一个费事、耗时的工作。路由器（Router）路由器是实现网络层服务的设备，它工作在OSI参考模型的第三层网络层。路由器处理网络层的数据报文，并根据报文网络地址决定数据报文的转发。路由器功能：路由器提供了各种速率的链路或子网接口，用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器具有判断网络地址和选择路径的功能。 路由器（Router）路由器是实现网络层服务的设备，它工作在OSI参考模型的第三层网络层。路由器处理网络层的数据报文，并根据报文网络地址决定数据报文的转发。路由器功能：路由器提供了各种速率的链路或子网接口，用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器

4、具有判断网络地址和选择路径的功能。 分组交换 分组交换采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去 模拟数据是指在某个区间产生连续的值，其电平随时间而连续变化。数字数据在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，即数字数据是指离散的值。下图分别表示模拟信号和数字信号。 信息传输信系统由三个主要部分组成：信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。 调制解调器（Modem）调制解调器的功能是将计算机数字信号与模拟信号实行转换，它能够保护线路免受直流电压的干扰。调制解调器一般由发送器和接收器两部分组成。发送器（也称调制器Modula

5、tor）把数字信号转换成模拟信号；接收器（也称解调器Demodulator）把模拟信号转换成数字信号。 无线传输介质无线传输主要包括：无线电波、微波、红外线和激光等，各种无线传输对应的电磁波谱范围如下图所示。 传输介质是指数据通信系统中发送器和接收器之间的物理路径，它是传输数据的物理基础。传输介质分为有线和无线两大类。有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光缆；无线传输介质是指利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路。无线传输介质主要有无线电波、微波和红外线等。现在比较流行的使用方式为：局域网由双绞线连接到桌面，光缆作为通信干线，卫星用于跨国界传输。 同轴电缆 双绞线 双绞线及其分类双绞线（TP）由

6、两根具有绝缘保护层的铜导线按一定密度互相绞在一起。双绞线按其外部包缠的外皮材料不同可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）在双绞线中增加屏蔽层的目的就是为了提升电缆的物理性能和电气性能，减少电缆信号传输中的电磁干扰。双绞线的分类双绞线既能够用于音频传输，也能够用于数据传输。按双绞线的性能，当前广泛应用的有五个不同的等级，级别越高性能越好。因为UTP的成本低于STP，所以使用的更广泛。UTP能够分为六类：l类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。2类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也能够采用2类电缆，2类线的最高带宽为1MHz。3类UTP：又称

7、为声音级电缆，是一类广泛安装的双绞线。3类UTP的阻抗为100欧姆，最高带宽为16MHz，适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装，也能运行16Mbps的令牌环网。4类UTP：最大带宽为20MHz，其它特性与3类UTP完全一样，能更稳定的运行16Mbps令牌环网。5类UTP：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100MHz，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP当前已被广泛的应用。6类UTP：是一种新型的电缆，最大带宽能够达到1000MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。屏蔽双绞线 和非屏蔽双绞线 双绞线的制作 双绞线线序标准E

8、IA/TIA（美国电子工业标准协会）布线标准中规定了两种制作双绞线的线序568A与568B。为保持最佳的兼容性，普遍采用568B标准制作网线。应该注意，在一个网络中布线应采用一种线序标准 。双绞线跳线一般有三种线序：直通，交叉和全反 （1）直通线直通线的两端线序相同。直通线一般用来连接两个性质不同的接口，如PC机到交换机/集线器，交换机/集线器到路由器。（2）交叉线。交叉线的两端使用不同标准，如图4-8所示。交叉线一般用于连接两个性质相同的端口，比如交换机到交换机、主机到主机、主机到路由器等 （3）全反线。全反线的两端按一个标准，但一端的顺序是1-8，而另一端顺序是8-1。这种连接方式主要用于

9、主机的串口和路由器（或交换机）的Console口连接。直通线和交叉线示意图双绞线的分类双绞线既能够用于音频传输，也能够用于数据传输。按双绞线的性能，当前广泛应用的有五个不同的等级，级别越高性能越好。因为UTP的成本低于STP，所以使用的更广泛。UTP能够分为六类：l类UTP：主要用于电话连接，通常不用于数据传输。2类UTP：通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也能够采用2类电缆，2类线的最高带宽为1MHz。3类UTP：又称为声音级电缆，是一类广泛安装的双绞线。3类UTP的阻抗为100欧姆，最高带宽为16MHz，适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装，也能

10、运行16Mbps的令牌环网。4类UTP：最大带宽为20MHz，其它特性与3类UTP完全一样，能更稳定的运行16Mbps令牌环网。5类UTP：又称为数据级电缆，质量最好。它的带宽为100MHz，能够运行100Mbps以太网和FDDI，5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP当前已被广泛的应用。6类UTP：是一种新型的电缆，最大带宽能够达到1000MHz，适用于低成本的高速以太网的骨干线路。同轴电缆(Coaxial Cable)同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成，即内导体（铜芯导线）和外导体(屏蔽层)，外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射，两导体之间用绝缘材料隔离。同轴电缆具有较高的带宽和极好的抗

11、干扰特性。同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量，按射频级测量单位（RG）来度量，RG越高，铜芯导线越细，RG越低，铜芯导线越粗。常用同轴电缆的型号和应用如下：阻抗为50欧姆的粗缆RG-8或RG-11，用于粗缆以太网；阻抗为50欧姆的细缆RG-58A/U或C/U，用于细缆以太网；阻抗为75欧姆的电缆RG-59，用于有线电视CATV。 1.23网络中的信息载体、通信线路、连接设备光导纤维(Fiber Optics)光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的，直径很细，能传导光信号的媒体。光纤由一束玻璃芯组成，它的外面包了一层折射率较低的反光材料，称为覆层。由于覆层的作用，在玻璃芯中传输的光信号几乎不会从

12、覆层中折射出去。这样当光束进入光纤中的芯线后，可以减少光通过光缆时的损耗，并且在芯线边缘产生全反射，使光束曲折前进。 玻璃封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳常用传输媒体的比较1.23网络中的信息载体、通信线路、连接设备电路交换电路交换就是通信的过程中维持的是实际的电子电路（物理线路），这条电子电路建立后用户始终占用每部电话都连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户之间可以很方便地通信。一百多年来，电话交换机虽然经过了多次更新换代，但交换的方式一直都是电路交换。 第一代计算机网络所使用的是电路交换机制。 分组交换 分组交换采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个

13、较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去 信道复用技术 信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上，共享信道资源。四种信道复用方式：频分复用FDM、时分复用TDM、波分复用WDM和码分复用。 频分多路复用FDMFDM是把信道的可用频带分成多个互不交叠的频段（带） ，每个信号占其中一个频段。接收时用适当的滤波器分离出不同信号，分别进行解调接收。同步时分复用STDMSTDM采用固定时间片分配方式，将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段（一个周期），再将每一时间段划分成等长度的多个时隙，每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信号在每一时间段都顺

14、序分配到一个时隙。由于在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时隙拥有者是否传输数据都占有一定时隙，形成了时隙浪费，其时隙的利用率很低 。异步时分复用异步时分复用技术又被称为统计时分复用，它能动态地按需分配时隙，避免每个时间段中出现空闲时隙。ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可用于其他用户的数据传输 。在所有的数据帧中，除最后一个帧外，其他所有帧均不会出现空闲的时隙，从而提高了资源的利用率，也提高了传输速率。波分多路复用WDMWDM主要用于全光纤网组成的通信系统。波分复用就是光的频分复用。人们借用传统的载

15、波电话的频分复用的概念，可以做到使用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号,提高了光纤的传输能力。最初，在一根光纤上只能复用两路光载波信号，随着技术的发展，在一根光纤上复用的路数越来越多。现在已达到在一根光纤上复用80路或更多路数的光载波信号，这种复用方式就是密集波分复用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。1.3.4网络连接设备集线器交换器路由器网关 集线器（HUB）集线器是一种多端口的中继器，是网络物理层的一种介质连接设备。集线器的功能是把从一个端口上收到的信息在其他所有端口上广播发送。利用集线器做网络的中心，连接网络上的各个节点

16、。这种结构优点是，在网络上某条双绞线电缆或节点出现故障时，不会影响网络上其它结点的正常工作。 交换机（Switch）交换机是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集等特点的交换产品，工作在OSI参考模型的第二层数据链路层。其主要作用是把局域网分成网段、减少流量、避免冲突、增加带宽，以便提高局域网的性能。交换机（Switch）与集线器相比，交换机从以下几个方面改进了性能:通过支持并行通信，提高了交换机的数据吞吐量。将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决网络拥挤现象。虚拟网(Virtual LAN)技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。端口密度大，适合构建较大规模局域网。路由器（Router）路由器是实现网络层服务的设备，它工作在OSI参考模型的第三层网络层。路由器处理网络层的数据报文，并根据报文网络地址决定数据报文的转发。路由器功能：路由器提供了各种速率的链路或子网接口，用于连接多个逻辑上分开的网络