数据与计算机通信第四章.ppt

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1、第二部分 数据通信第四章 传输媒体内容概要传输媒体传输媒体是数据传输系统中发送器和接收器之间的物是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通道理通道数据通信的特点和通信质量取决于传输媒体的性质以数据通信的特点和通信质量取决于传输媒体的性质以及传输信号特点及传输信号特点l导向媒体，主要取决媒体自身的性质导向媒体，主要取决媒体自身的性质l非导向媒体，主要是发送天线生成的信号带宽非导向媒体，主要是发送天线生成的信号带宽设计数据传输系统主要考虑数据率和传输距离设计数据传输系统主要考虑数据率和传输距离l数据率越大，传输距离越远越好数据率越大，传输距离越远越好2数据与计算机通信数据与计算机通信设计因素带宽带

2、宽Bandwidthl高带宽高数据率高带宽高数据率传输损伤传输损伤Transmissionimpairmentsl损伤限制传输距离损伤限制传输距离干扰干扰Interference接收器数量接收器数量Numberofreceiversl导向媒体中，构成点对点或者多个设备相连的链路导向媒体中，构成点对点或者多个设备相连的链路l多个设备相连共享中会有衰减和失真并限制传输距离和多个设备相连共享中会有衰减和失真并限制传输距离和/或或数据率数据率3数据与计算机通信数据与计算机通信导向传输媒体双绞线四对四对UTP（非屏蔽双绞非屏蔽双绞线）电缆，线）电缆，24AWG实心实心裸铜线，聚烯裸铜线，聚烯烃绝缘，带撕

3、烃绝缘，带撕裂绳，柔性裂绳，柔性PVC护套。护套。护套每两英尺护套每两英尺有一个标志有一个标志.六类双屏蔽双绞线六类双屏蔽双绞线本品符合本品符合UL444、TIA/EIA568B、ETL及及3P标准；标准；频宽频宽CAT.5E达达100MHzCAT.6可可达达250MHz；可支持多种布局结构可支持多种布局结构和多种传输媒体，如：话音、数字、和多种传输媒体，如：话音、数字、电文、图像、视像通信等局域网络环电文、图像、视像通信等局域网络环境。因其具有屏蔽层，所以一般用于境。因其具有屏蔽层，所以一般用于有强电磁干扰场合，电缆能传输更高有强电磁干扰场合，电缆能传输更高的数字速率，屏蔽效果好于的数字速率

4、，屏蔽效果好于STP。五类五类4对室外阻水对室外阻水非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线满足或优于现行的满足或优于现行的五类传输标准，适五类传输标准，适用于室外的水平布用于室外的水平布线或设备端接，连线或设备端接，连接绝缘一致性，提接绝缘一致性，提供非常低的传输延供非常低的传输延时，外径尺寸小，时，外径尺寸小，减少安装中的电缆减少安装中的电缆扭曲。扭曲。4数据与计算机通信数据与计算机通信双绞线应用最常用的传输媒体最常用的传输媒体电话网电话网l楼层与本地电话交换局连接形成楼层与本地电话交换局连接形成“用户环路用户环路”在一栋办公楼内在一栋办公楼内l连接到专用小交换机连接到专用小交换机(PBX)对于局域网对于

5、局域网(LAN)l数据率达到数据率达到10Mbps或或100Mbps5数据与计算机通信数据与计算机通信双绞线传输特性模拟传输模拟传输l每每5千米到千米到6千米用一个放大器千米用一个放大器数字传输数字传输l使用数字或模拟信号使用数字或模拟信号l每每2千米到千米到3千米用一个转发器千米用一个转发器传输距离受到限制传输距离受到限制对模拟信号传输带宽对模拟信号传输带宽(1MHz)受限制受限制对数字信号传输数据率对数字信号传输数据率(100MHz)受限制受限制容易受到干扰和噪声的影响容易受到干扰和噪声的影响6数据与计算机通信数据与计算机通信无屏蔽和屏蔽双绞线无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线UnshieldedT

6、wistedPair(UTP)l普通的电话线普通的电话线l最便宜最便宜l使用方便，安装简单使用方便，安装简单l受外部电磁场干扰受外部电磁场干扰屏蔽双绞线屏蔽双绞线ShieldedTwistedPair(STP)l用金属网罩或护皮以减少干扰用金属网罩或护皮以减少干扰l在高数据率的情况下，性能更好在高数据率的情况下，性能更好l价格贵价格贵l使用不方便使用不方便7数据与计算机通信数据与计算机通信无屏蔽双绞线种类Cat3l传输特性可达传输特性可达16MHzl话音级电缆在大多数办公楼存在话音级电缆在大多数办公楼存在l每绞长度有每绞长度有7.5cm到到10cmCat4l传输特性可达传输特性可达20MHzC

7、at5l传输特性可达传输特性可达100MHzl数据级电缆通常在新建的办公楼都预先铺设数据级电缆通常在新建的办公楼都预先铺设l每绞长度有每绞长度有0.6cm到到0.85cm8数据与计算机通信数据与计算机通信导向传输媒体同轴电缆比双绞线更不容易受到串扰和干扰传输距离更长，数据率更高双层屏蔽带悬挂线四层屏蔽带悬挂线9数据与计算机通信数据与计算机通信同轴电缆应用用途最多的传输媒体用途最多的传输媒体电视广播电视广播Televisiondistributionl有线电视有线电视CableTV长途电话传输长途电话传输Cancarry10,000voicecallssimultaneouslyl正在逐渐被正在

8、逐渐被光纤代替光纤代替计算机系统之间的短期连接计算机系统之间的短期连接局域网局域网10数据与计算机通信数据与计算机通信同轴电缆传输特性模拟信号模拟信号l每隔几千米使用一个放大器每隔几千米使用一个放大器l频率越高间隔越近频率越高间隔越近l有效频谱可延伸至有效频谱可延伸至500MHz数字信号数字信号l每千米使用一个转发器每千米使用一个转发器l间隔越密数据率越高间隔越密数据率越高11数据与计算机通信数据与计算机通信导向传输媒体光纤12数据与计算机通信数据与计算机通信光纤优势容量更大容量更大l以数百的数据率传输以数百的数据率传输体积更小，重量更轻体积更小，重量更轻衰减更小衰减更小隔绝电磁场隔绝电磁场l

9、不怕冲激噪声和串扰之类的干扰不怕冲激噪声和串扰之类的干扰l更安全，很难被人搭线窃听更安全，很难被人搭线窃听转发器的间隔更远转发器的间隔更远l更低的费用更低的费用13数据与计算机通信数据与计算机通信光纤应用长途线路长途线路l电话网电话网,20k60k话音信道话音信道,平均长度平均长度1500km市区中继电路市区中继电路l100k话音信道话音信道,平均长度平均长度12km农用交换干线电路农用交换干线电路l5k话音信道话音信道,长度范围长度范围40160km光纤用户环路光纤用户环路lVoice,text,image,andvideodataLANsl容量容量100Mbps1Gbps14数据与计算机通

10、信数据与计算机通信光纤传输特性光纤系统的频率操作范围光纤系统的频率操作范围1014到到1015Hz间间多模突变多模突变l多个角度发射多个角度发射l多条传播路径多条传播路径l短距离传输短距离传输单模单模l一个角度，一条传播路径，长距离传输一个角度，一条传播路径，长距离传输多模渐变多模渐变l渐变的折射率成螺旋状渐变的折射率成螺旋状lLAN15数据与计算机通信数据与计算机通信光纤传输模式16数据与计算机通信数据与计算机通信光纤传输特性光源光源-l发光二极管发光二极管LightEmittingDiode(LED)比较便宜比较便宜工作温度范围较宽工作温度范围较宽寿命长寿命长l注入激光二极管注入激光二极管

11、InjectionLaserDiode(ILD)效率更高效率更高支持较高的数据率支持较高的数据率17数据与计算机通信数据与计算机通信无线传输频率范围频率范围l微波频率微波频率2GHz到到40GHz，高方向性，点对点传输高方向性，点对点传输l无线电波区无线电波区30MHzto1GHz，全向应用全向应用l红外线频谱红外线频谱3x1011到到2x1014，在特定区域完成点对，在特定区域完成点对点及多点应用点及多点应用非导向媒体通过天线发送和接收实现非导向媒体通过天线发送和接收实现天线中的概念天线中的概念l各向同性天线，抛物面反射天线，天线增益各向同性天线，抛物面反射天线，天线增益18数据与计算机通信

12、数据与计算机通信地面微波抛物面抛物面“碟状碟状”天线天线l最常见微波天线最常见微波天线l电磁波聚集成细波束电磁波聚集成细波束应用应用l长途电信服务：如话音和电视长途电信服务：如话音和电视l视距内传输，所需放大器或转发器比同轴电缆少视距内传输，所需放大器或转发器比同轴电缆少l点对点建筑物间用于闭路电视和局域网点对点建筑物间用于闭路电视和局域网l蜂窝系统（蜂窝系统（14章介绍）章介绍）频谱范围在频谱范围在140GHz:频率越高，带宽越宽，数频率越高，带宽越宽，数据率越高据率越高19数据与计算机通信数据与计算机通信卫星微波微波接力站微波接力站卫星从一个频段接收信号，放大或再生，再从另一个频卫星从一个

13、频段接收信号，放大或再生，再从另一个频段发送信号段发送信号卫星要求相对于地球的卫星要求相对于地球的位置是恒定的位置是恒定的l高度高度35,863km应用应用l电视广播，长途电话传输，专用商业网络电视广播，长途电话传输，专用商业网络频率范围为频率范围为1到到10GHz从地球站发送到接收有从地球站发送到接收有0.25秒的传输时延秒的传输时延天生就是广播工具天生就是广播工具20数据与计算机通信数据与计算机通信广播无线电全方向性的全方向性的Omnidirectional应用应用l广播广播FM频段频段lUHF频段和频段和VHF频段频段电视广播电视广播l数据网络应用数据网络应用30MHz到到1GHz广播通

14、信的有效频段广播通信的有效频段高于高于30MHz的传输范围局限于视距范围的传输范围局限于视距范围无线电损伤的主要来源是无线电损伤的主要来源是多径干扰多径干扰l地面，水域自然界或人造物体的反射地面，水域自然界或人造物体的反射21数据与计算机通信数据与计算机通信红外线和无线传播红外线红外线l发送发送/接收器调制不相干的红外线光实现通信接收器调制不相干的红外线光实现通信l视距范围直接传输或反射视距范围直接传输或反射l无法穿透墙体，比较安全，不受干扰无法穿透墙体，比较安全，不受干扰l不存在频率分配问题不存在频率分配问题无线传播无线传播l地波传播地波传播:调幅无线电广播（调幅无线电广播（AMradio）

15、l天波传播天波传播：BBC和美国之音和美国之音l视距传播视距传播22数据与计算机通信数据与计算机通信视距传输无线视距传输的损伤无线视距传输的损伤l自由空间损耗自由空间损耗离发送天线越远，接收到的信号功率越弱离发送天线越远，接收到的信号功率越弱l大气吸收大气吸收主要来自主要来自水蒸气和氧气水蒸气和氧气雨和雾雨和雾引起的散射导致衰减引起的散射导致衰减l多径多径信号被障碍物反射沿多条路径传播，信号被障碍物反射沿多条路径传播，如通过水如通过水域是，风使水的反射面运动，导致多径传播域是，风使水的反射面运动，导致多径传播l折射折射大气层的折射，海拔高度变化或其他大气层状大气层的折射，海拔高度变化或其他大气层状态变化态变化23数据与计算机通信数据与计算机通信建议阅读内容Stallings Chapter 424数据与计算机通信数据与计算机通信