第一章-传输介质课件

第一章传输介质传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路局域网中常用的介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。另外，通过大气进行各种形式的电磁传播，如微波、红外线和激光。1.1常用电缆双绞线1.1.1双绞线简介

双绞线(TwistedPair，简称TP)由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起。每一根导线在传输中辐射出来的电磁波会被另一根导线上发出的电磁波抵消，减少信号干扰。

双绞线分类非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP，也称无屏蔽双绞线)：两对互相缠绕着的电缆，每一对线路之间都有绝缘。屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）：包含了两对互相缠绕着的电缆，每一对线上都有保护层包围，而且在这两对上分别有保护层双绞线外观非屏蔽双绞线电缆的优点无屏蔽外套、直径小、节省所占用的空间；质量小、易弯曲、易安装；串扰影响小；具有阻燃性；具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线；价格较低。

屏蔽双绞线的优点更好的信号传输能力更抗干扰传送数据更可靠但是屏蔽双绞线的价格相对要高一些1.1.2双绞线规格型号第1类：主要用于传输话音，不用于数据传输。第2类：传输频率为1MHz，用于话音传输和最高传输速率为4Mb/s的数据传输,常见于使用4Mb/s规范令牌传递协议的旧的令牌网；第3类：传输频率为16MHz，用于话音传输及最高传输速率为10Mb/s的数据传输，主要用于10BASE-T。第4类：该类电缆的传输频率为20MHz，用于话音传输和最高传输速率16Mb/s的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10BA5E-T/100BA5E-TE第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，传输频率为100MHz，用于话音传输和最高传输速率为100Mb/s的数据传输，主要用于100BASE-T和l0BASE-T网络，是最常用的以太网电缆。计算机网络综合布线使用第3、4、5类

按传输电气特性分类100Ω电缆双体电缆大对数电缆150Ω屏蔽电缆最常用的电缆类别3类UTP电缆支持带宽要求高达16MHz的应用应用领域包括数字和模拟语音、10Base-T以太网、4Mbps令牌环、100Base-T4快速以太网、100VG-AnyLAN、ISDN和ADSL等对于大多数的数字语音应用来说，3类电缆是传输介质方面的最低要求4类UTP电缆没有获得广泛的支持它用于支持工作频率高达20MHz的应用，但其价格昂贵，和5类UTP电缆相当，当然人们都选择5类电缆了，因为他能支持更高速的应用。

1.1.3双绞线性能指标衰减沿链路的信号损失度量。随着线缆长度的增加，信号衰减也随之增加。衰减随频率而变化，应测量应用范围内的全部频率上的衰减。近端串绕（NEXT）近端串扰损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。对于UTP链路，NEXT是一个关键的性能指标．也是最难精确测量的一个指标。随着信号频率的增加，其测量难度将加大。

直流电阻直流环路电阻会消耗一部分信号，并将其转变成热量。它是指一对导线电阻的和特性阻抗特性阻抗包括电阻及频率为1MHz~100MHz的电感阻抗及电容阻抗，它与一对电线之间的距离及绝缘体的电气性能有关

衰减串扰比(ACR)ACR有时也以信噪比(SNR)表示，它由最差的衰减量与NEXT量值的差值计算。ACR值较大，表示抗干扰的能力更强电缆特性信噪比是在考虑到干扰信号的情况下，对数据信号强度的一个度量。如果信噪比过低，将导致数据信号在被接收时，接收器不能分辨数据信号和噪声信号，最终引起数据错误光纤的分类按光在光纤中的传输模式分类单模光纤：在给定的工作波长上只能以单一模式传输。多模光纤：在给定的工作波长上能以多个模式同时传输。按折射率分布情况分类跳变式光纤：纤芯和保护层的折射率都是常数，在纤芯和保护层的交界面折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤：纤芯到玻璃包层的折射率是随着半径的增加而按一定规律逐渐变小的。按最佳传输频率窗口分类1310光纤1550光纤单模多模用于高速度、长距离用于低速度、短距离成本高成本低窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好耗散极小，高效耗散大，低效1.2光纤及传输特性1.2.1光纤及光缆简介光纤结构：光纤裸纤一般分为三层，中心为高折射率玻璃芯(芯径一般为50或62.5μm)，中间为低折射率硅玻璃包层(直径一般为125μm)，最外面是加强用的树脂涂层。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只有在某个角度范围内入射的光才可以全部传输，这个角度就称为光纤的数值孔径。不同厂家生产的光纤的数值孔径不同。光纤的数值孔径大对于光纤的对接是有利的。光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维电缆由一捆光纤组成，简称为光缆。

光缆优点：频带较宽电磁绝缘性能好衰减较小中继器的间隔距离较大

1.2.2光纤通信系统系统构成光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。优点传输频带宽、通信容量大，短距离时达几千兆的传输速率；线路损耗低、传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细、质量小；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。1.3无线传输介质1.3.1无线网络

无线网络就是利用无线介质作为信号的传输介质。无线局域网的拓扑结构

无中心（对等式）拓扑：网中任意两个站点均可直接通信。网络抗毁性好、建网容易、且费用较低；但网中用户数(站点数)过多时的信道竞争、为满足任意两个站点直接通信使网络中的站点布局受环境限制较大。适用于用户数相对较少的工作群。

有中心拓扑：要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由其控制。由于每个站点只要在中心站覆盖范围内就可以与其他站点通信。

网络接口

通常网络接口可以选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层，目前，大部分无线局域网厂商都采用数据链路层接口方法。

对移动计算网络的支持

在无线局城网发展的初期阶段，无线局域网的最大特征是用无线媒介替代缆线，这样可省去布线，网络安装简便

1.3.2无线传输介质无线电波：网络通信设备之间通过天线来发送和接收无线电波实现数据传输，称之为射频传输，射频对应的无线电被不能随地球表面弯曲传输，但可以通过卫星转播传输，可以同时实现多路通信。微波：可以向某个固定方向传输、并且其带宽要大很多，不能进入金属结构。红外线：频率接近于可见光的频率，常用于小范围的信号传输，不需要天线，使用时要求发射器直接对准接收器。激光：只能向一个固定方向传播，它不能穿过金属、植物、雪、雾

1.4数据传输中的几个术语1.4.1信道传输速率

信道传输速率的单位是位/秒，可用bps、Kbps、Mbps表示。调制速率：在模拟通道中传输数字信号时常常使用调制解调器，在调制器的输出端输出的是被数字信号调制的载波信号，因此自调制器的输出至解调器的输入的信号速率取决于载波信号的频率。数据速率：数据速率是指信源入/出口处每秒钟传送的二进制脉冲的数目，用bps表示。码元速率(RB)：它是指每秒传送的码元数.单位为“波特(Baud)”。信息速率(Rb)：它是指每秒传送的信息量。单位为“比特/秒”。由于二进制信号中每个码元包含—个比特的信息，所以码元速率和信息速率在数值上相等。但对于M进制信号，信息速率大干码元速率，两者的关系是Rb=RB㏒2M。报文速率(Rm)：是指单位时间内所传送报文的数量。单位为“字符/秒”(bit/s)。

1.4.2通信方式当数据通信在点点间进行时，按照信息的传送方向，其通信方式有3种：单工通信式方式：是单方向传输数据，不能反向传输。半双工通信方式：既可单方向传输数据，也可以反方向传输，但不能同时进行。全双工通信方式：可以在两个不同的方向同时发送和接收数据。1.4.3传输方式

数据在信道上按时间传送的方式称为传输方式。串行传输方式：当按时间顺序一个码元接着一个码元地在信道上传输时，一般数据通信都采用这种方式。串行传输方式只需要一条通道，在远距离通信时其优点尤为突出。计算机网络中的数据是串行方式传输的。

并行传输方式：将一组数组一并由通信同时送到对方，这时就需要多个通路。1.4.4基带传输所谓基带传输是指信道上传输没有经过调制的数字信号。基带传输通常使用双绞线作为传输介质，不需要调制解调器，其成本低。但传输的最大距离只有五六千米，信号容易发生畸变和延迟。基带传输有4种方式：单极性脉冲双极性脉冲单极性归零脉冲多电平脉冲1.4.5宽带传输

利用基带信号对载波波形的某些参数进行调控，从而得到易于在信道中传输的被调波形。载波通常采用正弦波，而正弦波有三个能携带信息的参数，即幅度、频率和相位频分多路复用（FDM）技术时分多路复用（TDM）技术。

基带传输和宽带传输比较基带传输宽带传输传输数字信号传输模拟信号（需用调制解调器）占用整个频段采用频分复用（FDM）双向传输可单向传输总线型结构总线型或树形结构几千米范围几十千米范围1