笫2章传输介质和数据编码

第二章

传输介质和数据编码 2.1概述

物理传输媒体

medium，在这里指的是通信中实际传送信息的物理载体，早期有的书中也译为介质

计算机网络中采用的物理传输媒体可分为导向(guided)和非导向(unguided)两大类，俗称有线和无线双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种导向媒体

无线电通信、微波通信、红外通信、激光通信以及卫星传送信息的载体都是属于非导向媒体（无形的，不占用空间，统称为spacefree的媒体）微波端站光纤通信微波通信卫星通信微波端站复用设备复用设备现代通信网中的传输手段2.2.1双绞线双绞线(twistedpair)特点：最经常使用的物理媒体相对于其它有线物理媒体（同轴电缆和光纤）来说，价格便宜也易于安装与使用其性能一般也较差（指它的传输距离、抗干扰性能和带宽或数据速率而言）图2.4双绞线2.2金属导体2.2.1双绞线（续）图2.5大对数电缆（粗的电缆）2.2.1双绞线（续）双绞线分类：非屏蔽UTP（UnshieldedTwistedPair）普通电话线UTP易受外部的干扰，包括来自环境噪声和附近其它双绞线的干扰。屏蔽STP（ShieldedTwistedPair）抗干扰性能更好，但比UTP昂贵，而且要保证全程屏蔽并且金属包层良好地接地，安装也困难

2.2.1双绞线（续）双绞线实际上是分类(category)的。类越高则性能也越好，也就是说在一定距离内可传输更高数据速率的信号，但价格也越贵。下面是常用的几类双绞线的性能和主要用途：Category3：支持数据速率可达10Mbps，常用于传输话音和普通以太网（Ethernet）Category5(100MHz)：支持数据速率可达100Mbps，常用于快速以太网(FastEthernet)Category5e(350MHz)：数据速率可达1000Mbps，常用于千兆以太网(GigabitEthernet)上面的Category5e就是通常说的超5类线，所有支持的数据速率都是指在一定的距离内，如不超过80米。现在已有更高性能的6类非屏蔽双绞线(UTP6)，可用来支持千兆以太网2.2.1双绞线（续）双绞线的连接器也已标准化，最常用的是RJ（Registered

Jack）11(3pairs)和RJ45(4pairs)，如图2.6所示图2.6 RJ45和RJ112.2.2同轴电缆同轴电缆（coaxialcable）也像双绞线那样由一对导体组成，但它们是按“同轴”的形式构成线对分类：基带（baseband

）同轴电缆（阻抗50Ω）宽带（broadband）同轴电缆（阻抗为75Ω）图2.9同轴电缆2.2.2同轴电缆（续）同轴电缆与双绞线比较，价格贵，但带宽、数据速率高、传输距离长和抗干扰能力强连接器图2.10同轴电缆连接器2.3光纤光纤是一根很细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅几微米至一、二百微米。制造光纤的材料可以是超纯硅、合成玻璃或塑料用超纯硅制成的光纤损耗最小，但制作工艺很难合成玻璃制成的光纤虽然损耗相对较大，但更为经济，性能也不错塑料光纤更便宜，可用于短距离、较大损耗也可接受的场合每根光纤都有自己的包层，而后一根或多根光纤再由外皮包裹构成光缆

图2.11光缆2.2.3光纤(续)2.12光纤传送电信号的过程2.2.3光纤（续）在光纤中光线从光源进入硅或塑料光导体后有两种不同的传输方式多模（multimode）光纤：光线沿着光纤以多种角度不断被包层反射而向前传播单模（singlemode）光纤：光线主要沿着光纤的轴心向前传播单模光纤中由于减少了反射过程中光能量被包层材料的吸收，损耗小，通常能传输更长的距离和达到更高的数据速率单模光纤较多模光纤更细从双绞线开始，基带同轴电缆、宽带同轴电缆、多模光纤直至单模光纤，性能是由低至高、价格也从廉到贵2.4无线通信2.4.1微波通信微波的定义

微波是一种电磁波，从广义上讲，频率范围为300MHz～300GHz，微波通信使用的频率范围通常是3GHz～30GHz。实际微波设计中的设备是从7GHZ～38GHZ，频率越高，传输距离越短。根据微波传播的特点，可视其为平面波。平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，电场和磁场分量都是与传播方向垂直的，所以称为横电磁波，记为TEM波站站接力式的中继方式完成传输

由于微波频率很高，波长很短(1－10cm),电波沿地面传播时衰减很大，遇到障碍物时绕射能力很弱，投射到高空电离层不能反射。因此，这一波段电波只能在视距内直线传播，所以叫视距传播。由于微波必须要求为视距传输，所以把信息从一地传到另一地，只能靠接力，一段段地传下去。故又叫微波接力通信微波频段选择和射频波道配置在每个频段中定义了多种子频率范围，多种收发间隔和波道间隔。f0(中心频率)频率范围波道间隔f1f2fnf1’f2’fn’波道间隔收发间隔收发间隔低频段高频段保护间隔相邻收发间隔分体式微波设备射频部分（ODU）在室外，中频、信号处理、复接等单元（IDU）在室内，之间通过中频电缆连接。ODU可直接和天线连接或通过一根很短的软波导连接，避免了馈线损耗。容量相对较小，安装维护方便，便于快速建网，是目前应用最广泛的微波设备。天线(AntennaUnit)室外单元ODU(OutdoorUnit)中频电缆(IFCable)室内单元IDU(IndoorUnit)分体式微波设备（续）各组成部分的作用：天线：聚焦ODU发送的射频信号，加大信号增益。ODU：射频处理，实现中频射频之间信号转换。中频电缆：中频业务信号和IDU/ODU通讯信号的传输并向ODU供电。IDU：完成业务接入、业务调度、复接和调制解调等功能。分体式微波－安装标准天线（分离式安装）室外单元(ODU)中频电缆中频口分离式安装软波导室内单元（IDU）中频口

标准天线（集成式安装）室外单元(ODU)室内单元（IDU）直扣式安装中频电缆中频口2.4.2卫星通信卫星（satellite）通信：一种特殊的微波通信与一般地面微波通信的不同在于使用地球同步卫星作为中继站来转发微波信号图2.14卫星通信2.4.2卫星通信（续）国际上卫星可使用的频段：C波段使用3.7~4.2GHz的频段作为下行信道，5.925~6.425GHz的频段作为上行信道Ku波段使用11.7~12.2GHz下行作为信道，14~14.5GHz作为上行信道Ka波段使用17.7~21.7GHz下行作为信道，27.5～30.5GHz作为上行信道2.4.2卫星通信（续）几个波段的特点：C波段最早被用于商用通信卫星，目前已相当拥挤Ku波段相对来说还不太拥挤，但这个波段的微波易被雨水吸收Ka波段也有类似Ku波段问题，且设备造价昂贵，政府和军用的通信卫星一般使用这个波段2.4.2卫星通信（续）卫星通信特点：缺点是传播延迟时间长卫星通信的传播延迟时间（270ms）是和端地面站间的距离无关的，因而特别适合于远距离的通信2.4.2卫星通信（续）卫星通信的新发展：低成本的微型地面站的出现，又称甚小口径终端VSAT（VerySmallApertureTerminal）系统图2.15使用中心站的VSAT2.4.2卫星通信（续）卫星通信的新发展：采用低轨道卫星的铱（Iridium）计划采用发射数十颗低轨道卫星的办法，当某一颗卫星移动超出地面某一固定点的视野时，保证有另一颗卫星进入来代替它77—〉66利用了蜂窝式无线网与蜂窝式的相同与不同2.4.3无线局域网无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频（RF）技术，取代旧式的双绞线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。无线网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里，并且可以随需移动或变化。WLAN已经成为宽带接入的有效手段之一，使用WLAN的区域及其承载的业务愈来愈多。为了更好地构建理想中的无线网络，我们需要了解无线网络的技术体系、熟悉构建无线网络的设备的功能。凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置。办公大楼候机大厅渡假山庄商务酒店无线让网络使用更自由无线让网络建设更经济，通信更便利终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本。适用于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路。终端与设备之间不方便通过线缆连接地理环境不适合布设有线网络无线让工作更高效不受限于时间和地点的无线网络，满足各行各业对于网络应用的需求。体育场馆新闻中心展馆与证券大厅制造车间物流运输无线局域网采用的技术红外波无线电波频率低于可见光的电磁波。无须许可证；不能穿透墙。高达2.4GHz频率。通过AP（接入点）与有线网络连接。什么是Wi-Fi（WiFi）？WiFi的全称是WirelessFidelity，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段(在2.4GHz及5GHz频段上免许可)。最高带宽为11Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps；其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。

WLAN和Wi-Fi（WiFi）区别？

WLAN是无线局域网。

WIFI是无线网络中的一个标准，比如说那些IEEE802.11a、b、g之类的都属于WIFI这个标准。WIFI总体拓扑结构北京无线信息共用网RADIUS服务器RadiusServer网管服务器NMSServer计费服务器BillingServer企业内部网EnterpriseIntranetVPN网关INTERNETorInternationalWirelessISP接入控制器AccessControllor无线接入点AccessPoint2.4.4蓝牙

蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。“蓝牙”的由来传统篇：“蓝牙”的名称，来自10世纪的丹麦国王哈拉尔德(HaraldGormsson)的外号。出身海盗家庭的哈拉尔德统一了北欧四分五裂的国家，成为维京王国的国王。由于他喜欢吃蓝莓，牙齿常常被染成蓝色，而获「蓝牙」的绰号，当蓝莓因为颜色怪异的緣故，被认为是不适合食用的东西，因此这位爱尝新的国王也成为创新与勇于尝试的象征。1998年，爱立信公司希望无线通信技术能统一标准而取名「蓝牙」。山寨篇：

狼的牙齿参差不齐，却能紧紧地啮合在一起，这种设备同样会让耳机、笔记本电脑、冰箱等毫不相关的产品紧密结合在一起。由于狼牙在月光下会发出蓝光，“蓝牙”由此得名。蓝牙标准的发展V1.1(1991年)V1.2V2.1(2004年)V2.2V3.0(2009年)V4.0(2010年)蓝牙技术的特点

蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。在制定蓝牙规范之初，就建立了统一全球的目标，向全球公开发布，工作频段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学（Industrial,

Scientific

and

Medical,

ISM）频段。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低，其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。蓝牙系统的技术特点工作在2.45GHz频段射频特性收发机配置符合IEEE802标准48位地址数据频率为1Mb／s使用扩频和跳频技术，噪音环境也能工作工作范围约10m，可加至100m2.4.5无形光（FSO）利用光学技术传输数据使用激光安全性好。聚焦好，难以探测。2.5编码119、120分别代表什么？条形码，电话号码，区号，身份证号码分析身份证号码号码分别代表什么意思？在计算机中，下列信息是如何表示的呢？9、a、A、+、(、一思考计算机中的编码进制组成的数字特点十进制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9逢十进一，借一当十二进制计算机中信息的表示——二进制0，1逢二进一，借一当二数字计算机中的所有信息都采用“二进制”来表示.对于任意一个A进制数anan-1…a1a0，可以表示为一般式：

an*An+an-1*An-1+…+a1*A1+a0*A0二进制数转换为十进制数例：（11010）2＝？题：(1101)2=?100101.01的十进制数是2.二进制数转换成十进制数二进制数1111的十进制数是=1x23+1x22+1x21+1x201111=8+4+2+1=15十进制整数转换为二进制数方法:

除以2倒取余法例:14=(?)2题:11=(