传输介质.ppt

1物理传输介质物理传输介质 在网络的最低层次上，所有计算在网络的最低层次上，所有计算机通信都以某种能量形式对数据进行机通信都以某种能量形式对数据进行编码，并将这些能量通过传输介质发编码，并将这些能量通过传输介质发送出去。例如，电流可用来在导线上送出去。例如，电流可用来在导线上传输数据，而无线电波可用来在空中传输数据，而无线电波可用来在空中传输数据。传输数据。22.2 2.2 传输介质传输介质传输介质传输介质 传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。计算机网络中采用的传输介质可以分为有线、无线两大计算机网络中采用的传输介质可以分为有线、无线两大计算机网络中采用的传输介质可以分为有线、无线两大计算机网络中采用的传输介质可以分为有线、无线两大类。传输介质本身的特性对网络数据通信质量有很大的类。传输介质本身的特性对网络数据通信质量有很大的类。传输介质本身的特性对网络数据通信质量有很大的类。传输介质本身的特性对网络数据通信质量有很大的影响，这些特性包括：影响，这些特性包括：影响，这些特性包括：影响，这些特性包括：物理特性，物理特性，物理特性，物理特性，包括外观、直径等内容。包括外观、直径等内容。包括外观、直径等内容。包括外观、直径等内容。传输特性，传输特性，传输特性，传输特性，包括信号形式、调制技术、传输速率及频带包括信号形式、调制技术、传输速率及频带包括信号形式、调制技术、传输速率及频带包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度等内容。宽度等内容。宽度等内容。宽度等内容。连通性，连通性，连通性，连通性，采用点到点连接还是多点连接。采用点到点连接还是多点连接。采用点到点连接还是多点连接。采用点到点连接还是多点连接。地理范围。地理范围。地理范围。地理范围。抗干扰性，抗干扰性，抗干扰性，抗干扰性，防止噪音、电磁干扰影响数据传输的能力。防止噪音、电磁干扰影响数据传输的能力。防止噪音、电磁干扰影响数据传输的能力。防止噪音、电磁干扰影响数据传输的能力。相对价格。相对价格。相对价格。相对价格。3网络传输介质网络传输介质网络传输介质网络传输介质 双绞线概述双绞线概述有线有线 同轴电缆同轴电缆 光纤光纤无线传输媒体概述无线传输媒体概述 微波微波 卫星卫星 红外线红外线42.2.12.2.1双绞线概述双绞线概述双绞线概述双绞线概述双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的结构双绞线的结构双绞线的颜色双绞线的颜色双绞线的接头双绞线的接头(RJ45)双绞线的线材等级双绞线的线材等级5 双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型双绞线的两种类型非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted-Pair,UTP)(Unshielded Twisted-Pair,UTP)屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线(Shielded Twisted-Pair,STP)(Shielded Twisted-Pair,STP)比比比比UTPUTP多一层屏蔽层多一层屏蔽层多一层屏蔽层多一层屏蔽层6 双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构(1)(1)7 双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构双绞线的结构(2)(2)8双绞线双绞线 双绞线示意图每根线的绝缘层用于隔离两根导线，绞在一起可减少干扰 绞在一起限制了电磁能量的发射，并有助于防止双绞线中的电流发射能量干扰其他导线。其次，绞在一起也使双绞线本身不易被电磁能量所干扰，有助于防止其他导线中的信号干扰这两根导线。9双绞线双绞线2 210双绞线的颜色双绞线的颜色双绞线的颜色双绞线的颜色序号序号12345678颜色颜色 橙白橙白橙橙绿白绿白蓝蓝蓝白蓝白绿绿棕白棕白棕棕11 双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头双绞线的接头(RJ45)(RJ45)正面正面侧面侧面12 双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级双绞线的线材等级类别类别最大传输速度最大传输速度应应 用用1类类2Mbit/s模模拟拟和和数数字字语语音音(电电话话)通通信信以以及及低低速速的的数数据据传传输输。2类类4Mbit/s语语音音、ISDN和和不不超超过过的的4Mbit/s的的局局域域网网数数据据传输传输。3类类16Mbit/s不超不超过过16Mbit/s的局域网数据的局域网数据传输传输。4类类20Mbit/s不超不超过过20Mbit/s的局域网数据的局域网数据传输传输。5类类100Mbit/s100Mbit/s距离距离100米的局域网数据米的局域网数据传输传输。E5类类1000Mbit/s1000Mbit/s的局域网数据的局域网数据传输传输6类类2.4Gbit/s1000Mbit/s以上的的局域网数据以上的的局域网数据传输传输。13准备工具和材料准备工具和材料UTP压线钳压线钳RJ45接头接头护套护套简易测线仪简易测线仪14连接连接UTP和和RJ45接头接头(1)15 连接连接UTP和和RJ45接头接头(2)16 连接连接UTP和和RJ45接头接头(3)172.2 2.2 传输介质传输介质传输介质传输介质一、双绞线一、双绞线(twisted pair)由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，线对扭在一起可以由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，线对扭在一起可以减少相互之间的电磁辐射干扰。可用于模拟信号和数字信号传减少相互之间的电磁辐射干扰。可用于模拟信号和数字信号传输。根据包装不同，分为非屏蔽双绞线输。根据包装不同，分为非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线和屏蔽双绞线STP。1.物理特性：双绞线一般是铜制的，能够提供良好的传导率。物理特性：双绞线一般是铜制的，能够提供良好的传导率。2.传输特性：可用于不同的通信场合，提供不同的通信带宽。传输特性：可用于不同的通信场合，提供不同的通信带宽。3.连通性：普遍用于点到点连接，也可用于多点连接。连通性：普遍用于点到点连接，也可用于多点连接。4.地理范围：可以在地理范围：可以在15km范围内范围内(或更大范围内或更大范围内)提供数据传输。提供数据传输。5.抗干扰性：在低频传输时，双绞线的抗干扰性相当于同轴电抗干扰性：在低频传输时，双绞线的抗干扰性相当于同轴电缆，在高频传输时，双绞线抗干扰性远比同轴电缆要差。缆，在高频传输时，双绞线抗干扰性远比同轴电缆要差。6.UTP电缆价格便宜，电缆价格便宜，STP电缆价格昂贵。电缆价格昂贵。182.2.22.2.2同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆 网络中使用的第二种导线是同轴电缆，网络中使用的第二种导线是同轴电缆，和有线电视所用的电缆一样。同轴电缆较双和有线电视所用的电缆一样。同轴电缆较双绞线有更好的抗干扰作用。与双绞线绞在一绞线有更好的抗干扰作用。与双绞线绞在一起以限制干扰不同，同轴电缆由一根为金属起以限制干扰不同，同轴电缆由一根为金属屏蔽层所包围的导线组成。屏蔽层所包围的导线组成。19同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆 同轴电缆的结构同轴电缆的结构同轴电缆的分类和技术标准同轴电缆的分类和技术标准20 同轴电缆的结构同轴电缆的结构同轴电缆的结构同轴电缆的结构21同轴电缆的类型和技术标准同轴电缆的类型和技术标准同轴电缆的类型和技术标准同轴电缆的类型和技术标准类型类型技术标准技术标准细缆细缆粗缆粗缆直径直径0.25英寸英寸0.5英寸英寸传输距离传输距离185m500m接头接头螺旋形螺旋形BNC头头(端接端接)T形头形头(分接分接)AUI阻抗阻抗50 50 应用的应用的局域网类型局域网类型10Base2(细缆以太网细缆以太网)10Base5(粗缆以太网粗缆以太网)22同轴电缆同轴电缆(coaxial cable)由一对导体按同轴形式构成线对。同轴电缆分为基带由一对导体按同轴形式构成线对。同轴电缆分为基带(baseband)和宽带和宽带(broadband)同轴电缆，基带同轴电缆又分粗缆同轴电缆，基带同轴电缆又分粗缆和细缆两种。和细缆两种。1.物理特性：单根同轴电缆的直径为物理特性：单根同轴电缆的直径为0.51cm左右。左右。2.传输特性：基带同轴电缆仅用于数字信号传输，最高传输特性：基带同轴电缆仅用于数字信号传输，最高10Mb/s；宽带同轴电缆可用于模拟信号和数字信号的传输，对于模拟信号，宽带同轴电缆可用于模拟信号和数字信号的传输，对于模拟信号，带宽可达带宽可达300450MHz。3.连通性：适用于点到点和多点连接。基带电缆阻抗为连通性：适用于点到点和多点连接。基带电缆阻抗为50，宽宽带电缆阻抗为带电缆阻抗为75。4.地理范围：基带电缆地理范围：基带电缆(细缆细缆)最大传输距离限制在几公里，而在最大传输距离限制在几公里，而在同样的数据传输速率条件下，宽带电缆同样的数据传输速率条件下，宽带电缆(粗缆粗缆)可达几十公里。可达几十公里。5.抗干扰性：同轴电缆的抗干扰性比双绞线强。抗干扰性：同轴电缆的抗干扰性比双绞线强。6.价格：安装同轴电缆的费用比双绞线贵，比光纤便宜。价格：安装同轴电缆的费用比双绞线贵，比光纤便宜。232.2.32.2.3光纤光纤光纤光纤 光纤的结构光纤的结构光纤的尺寸光纤的尺寸光纤的类型光纤的类型光纤通信系统光纤通信系统24光纤的结构光纤的结构光纤的结构光纤的结构25光纤的尺寸光纤的尺寸光纤的尺寸光纤的尺寸描述光纤尺寸的参数有两个：描述光纤尺寸的参数有两个：内芯直径内芯直径和和反射层直径反射层直径，其度量单位都为，其度量单位都为微米微米(m,1m=110-6m)。最细的光纤其内芯直径通常只有最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为粗一些的光纤其内芯直径为50100m。局域网中最常用的光纤是局域网中最常用的光纤是62.5m/125m的的光纤，其中光纤，其中62.5m是内芯直径，而是内芯直径，而125m是反射层的直径。是反射层的直径。26光纤的类型光纤的类型光纤的类型光纤的类型多模光纤多模光纤多模光纤多模光纤(Multimode Fiber,MMF)(Multimode Fiber,MMF)光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸光信号不止一种波长，典型的多模光纤尺寸为为62.5m/125m单模光纤单模光纤单模光纤单模光纤(SinglemodeSinglemode Fiber,SMF)Fiber,SMF)光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为为8m/125m27光纤的类型光纤的类型光纤的类型光纤的类型28光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统光纤通信系统29光纤光纤(fiber optics)由能传导光波的石英玻璃纤维，外加保护层构成。相对金属由能传导光波的石英玻璃纤维，外加保护层构成。相对金属导线来说光纤具有重量轻、粒径细的特点。导线来说光纤具有重量轻、粒径细的特点。1.物理特性：按波长范围可分为三种物理特性：按波长范围可分为三种0.85m波长区波长区(0.80.9m)、1.3m波长区波长区(1.251.35m)和和1.55m波长区波长区(1.531.58m)。2.传输特性：数据传输速率达几传输特性：数据传输速率达几Gb/s，传输距离达数十公里。传输距离达数十公里。3.连通性：普遍用于点到点的链路。连通性：普遍用于点到点的链路。4.地理范围：可在地理范围：可在68km的距离内传输，不需要中继器。的距离内传输，不需要中继器。5.抗干扰性：不受电磁干扰和噪声影响，能提供良好的安全性能。抗干扰性：不受电磁干扰和噪声影响，能提供良好的安全性能。6.价格：目前光纤价格比较昂贵。价格：目前光纤价格比较昂贵。由于光纤通信具有损耗低、频带宽、抗电磁干扰性强等特点，由于光纤通信具有损耗低、频带宽、抗电磁干扰性强等特点，光纤已逐渐成为传输介质的主流。光纤已逐渐成为传输介质的主流。302.2.42.2.42.2.42.2.4无线无线无线无线传输介质传输介质传输介质传输介质 在在一一些些电电缆缆光光纤纤难难于于通通过过或或施施工工困困难难的的场场合合，例例如如，高高山山、湖湖泊泊或或岛岛屿屿等等，即即使使在在城城市市中中挖挖开开马马路路敷敷设设电电缆缆有有时时也也很很不不划划算算，特特别别是是通通信信距距离离很很远远，对对通通信信安安全全性性要要求求不不高高，敷敷设设电电缆缆或或光光纤纤既既昂昂贵贵又又费费时时，若若利利用用无无线线电电波波等等无无线线传传输输介介质质在在自自由由空空间间传传播播，就就会会有有较较大大的的机机动动灵灵活活性性，可可以以轻轻松松实实现现多多种种通通信信，抗自然灾害能力和可靠性也较高。抗自然灾害能力和可靠性也较高。31红外线红外线红外线红外线32红外线红外线红外线红外线 电视和立体声系统所使用的遥控器是用红外线（电视和立体声系统所使用的遥控器是用红外线（InfraredInfrared）进行通信。红外线一般局限于一个很小的进行通信。红外线一般局限于一个很小的区域（例如，在一个房间内）并且通常要求发送器直区域（例如，在一个房间内）并且通常要求发送器直接指向接收器。接指向接收器。红外硬件与采用其他机制的设备比较红外硬件与采用其他机制的设备比较相对便宜，且不需要天线。计算机网络可以使用红外相对便宜，且不需要天线。计算机网络可以使用红外技术进行数据通信。技术进行数据通信。例如，为一个大房间配备一套红例如，为一个大房间配备一套红外连接以使该房间内的所有计算机在房间内移动时仍外连接以使该房间内的所有计算机在房间内移动时仍能和网络保持连接。红外网络对小型的便携计算机尤能和网络保持连接。红外网络对小型的便携计算机尤为方便。因为红外技术提供了无需天线的无绳连接。为方便。因为红外技术提供了无需天线的无绳连接。这样，使用红外技术的便携计算机可将所有的通信硬这样，使用红外技术的便携计算机可将所有的通信硬件放在机内。件放在机内。33 红外线红外线红外线红外线红外线红外线(Infrared,IR)技术广泛的应用在电视机和立体声系统技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有同步软件。传输速度同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁如墙壁)，并且易受外界光线干扰。并且易受外界光线干扰。34红外线和激光红外线和激光红外线和激光红外线和激光 红外线通信和激光通信就是把要传输的信号红外线通信和激光通信就是把要传输的信号分别转换成红外光信号和激光信号直接在自分别转换成红外光信号和激光信号直接在自由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有由空间沿直线进行传播，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特干扰，但红外线和激光对雨雾等环境干扰特别敏感。别敏感。35激光激光激光激光 通过光纤可把光用于通信中。此外，光也能用于在通过光纤可把光用于通信中。此外，光也能用于在空中传输数据。和微波通信系统相似，采用光的通信连空中传输数据。和微波通信系统相似，采用光的通信连接通常由两个站点组成，每个站点都拥有发送和接收器，接通常由两个站点组成，每个站点都拥有发送和接收器，设备安装在一个固定的位置，经常在一个高塔上，并且设备安装在一个固定的位置，经常在一个高塔上，并且相互对齐，以便一个站点的发送器将光束直接传输至另相互对齐，以便一个站点的发送器将光束直接传输至另一站点的接收器。发送器使用激光器（一站点的接收器。发送器使用激光器（l a s e rl a s e r）产产生光束，因为生光束，因为激光能在很长距离内保持聚焦和微波传输激光能在很长距离内保持聚焦和微波传输相似，激光器发出的光束走的也是直线，并且不能被遮相似，激光器发出的光束走的也是直线，并且不能被遮挡。挡。不幸的是，激光光束不能穿透植物以及雨、雪、雾不幸的是，激光光束不能穿透植物以及雨、雪、雾等多种气候条件，因此激光传输的应用受到限制。等多种气候条件，因此激光传输的应用受到限制。36 无线电波无线电波无线电波无线电波 窄带无线电波窄带无线电波窄带无线电波窄带无线电波 发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音发射器与接收器使用相同的频率传输信号，如广播收音机。容易被非法听众截获信号。机。容易被非法听众截获信号。扩频无线电波扩频无线电波扩频无线电波扩频无线电波 (1)跳频扩频跳频扩频 (Frequency hopping spread spectrum,FHSS)(2)直序扩频直序扩频 (Direct sequence spread spectrum,DSSS)37微波微波 超出无线电和电视所用的频率范围的微波也能用超出无线电和电视所用的频率范围的微波也能用于传播信息，许多长途电话公司使用微波传输电话通于传播信息，许多长途电话公司使用微波传输电话通信。一些大公司也安装了微波通信系统作为公司网络信。一些大公司也安装了微波通信系统作为公司网络的一部分。的一部分。虽然微波就是频率较高的无线电波，但它虽然微波就是频率较高的无线电波，但它们的性质并不相同们的性质并不相同。与无线电波向各个方向传播不同，。与无线电波向各个方向传播不同，微波传输集中于某个方向，可以防止他人截取信号。微波传输集中于某个方向，可以防止他人截取信号。但，微波不能穿透金属。微波传输在发送和接收器之但，微波不能穿透金属。微波传输在发送和接收器之间存在无障碍的通道时工作得很好，因此，绝大多数间存在无障碍的通道时工作得很好，因此，绝大多数微波装置都设有高于周围建筑物和植被的高塔，并且微波装置都设有高于周围建筑物和植被的高塔，并且其发送器都直接朝向对方高塔上的接收器其发送器都直接朝向对方高塔上的接收器 。38卫星卫星卫星卫星39卫星通信卫星通信卫星通信卫星通信 卫星通信就是利用位于卫星通信就是利用位于3万万6千公里高空的人造地千公里高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面特殊形式的微波接力通信。卫星通信可以克服地面微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，微波通信的距离限制，其最大特点就是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。且通信费用与通信距离无关。卫星通信的优点是卫星通信的优点是:卫星通信的频带比微波接力通卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，信更宽，通信容量更大，信号所受到的干扰也较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。误码率也较小，通信比较稳定可靠。卫星通信的缺点是：传播时延较长。卫星通信的缺点是：传播时延较长。40VSATVSAT卫星通信卫星通信卫星通信卫星通信 VSAT（Very Small Aperture Terminal，甚甚小小口口径径地地球球终终端端）是是20世世纪纪80年年代代末末发发展展起起来来并并于于90年年代代得得到到广广泛泛应应用用的的新新一一代代数数字字卫卫星星通通信信系系统统。VSAT网网通通常常由由一一个个卫卫星星转转发发器器、一一个个大大型型主主站站和和大大量量的的VSAT小小站站组组成成，能能单单双双向向传传输输数数据据、语语音音、图图像像、视视频频等等多多媒媒体体综综合合业业务务。VSAT具具有有很很多多优优点点，如如：设设备备简简单单、体体积积小小、耗耗电电少少、组组网网灵灵活活、安安装装维维护护简简便便、通通信信效效率率高高等等，尤尤其其适适用用于于大大量量分分散散的的业业务务量量较较小小的的用用户户共共享享主主站站，所所以以许许多多部部门门和和企企业业多多使使用用VSAT网来建设内部专用网。网来建设内部专用网。41图图 VSAT网络组成网络组成返回本节返回本节42传输介质的选择 传输介质的选择取决于以下诸因素:网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求以及价格等。双绞线的显著特点是，价格便宜，但与同轴电缆相比，其带宽受到限制。对于单个建筑物内低通信容量局域网来说，双绞线性能价格比是最好的。同轴电缆的价格要比双绞线贵一些。在需要连接较多设备，而且通信容量较大时可选择同轴电缆。光纤与双绞线和同轴电缆相比较，有一系列的优点：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等，因此在高速数据通信中有广泛的应用。随着光纤产品价格的降低，性能的提高，光纤作为主流媒体将被进一步广泛采用。目前，便携式计算机有了很大的发展和普及，对可移动的无线网的要求日益增加。作为无线可移动网的可视传输介质，也有十分美好的应用前景。