计算机网络数据通信基础资料ppt课件.ppt

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1、1第第2 2章章 数据通信基础数据通信基础2第第2 2章章数数据据通通信信基基础第第2 2章章 知识点结构知识点结构数据通信的基础知识数据通信的基础知识信道的多路复用技术信道的多路复用技术数据传输与信号调制技术数据传输与信号调制技术物理层设备物理层设备传输介质的主要类型传输介质的主要类型物理层概述物理层概述 计算机网络的“物理层”位于各计算机网络体系结构的最底层,负责在物理传输介质之上为“数据链路层”提供一个原始比特流（也就是数据是以一个个0或1的二进制代码）的物理连接。但要特别注意的是，“物理层”并不是特指某种传输介质，而是指通过传输介质，以及相关的通信协议、标准建立起来的物理线路。物理层的

2、主要作用物理层的主要作用 物理层的主要作用如下：构建数据通路透明传输:物理层具有屏蔽不同传输介质类型和通信协议功能，让进行网络通信的各方只看到有“路”可行。传输数据数据编码：确保数据比特流能在对应的“信道”中正常通过。数据传输管理：基于比特流的流量控制、差错控制、物理线路的链接和释放等。物理层所定义的特性物理层所定义的特性 物理层的主要任务是定义与传输介质、连接器及其接口相关的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性这四个方面。P111.机械特性 机械特性定义了传输介质接线器、物理接口的形状和尺寸、引线数目和排列顺序，以及连接器与接口之间的固定和锁定装置。2电气特性 “电气特性”规定了在物理连接

3、上传输二进制比特流时线路上信号电压的高低、阻抗匹配情况，以及传输速率和传输距离限制等参数属性。主要分为三类：非平衡型，差分接收器的非平衡型和平衡型。3功能特性 物理层的“功能特性”是指明传输介质中各条线上所出现的某一电平的含义，以及物理接口各条信号线的用途，包括：接口信号线的功能规定，接口信号线的功能分类。4规程特性 物理层的“规程特性”指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序，包括事件的执行顺序和数据传输方式，即在物理连接建立、维持和交换信息时，DTEDCE双方在各自电路上的动作序列。什么是通信什么是通信(communication)(communication)？广

4、而言之，通信就是信息的广而言之，通信就是信息的(远距离远距离)传递与交换。传递与交换。现现 代代 通通 信信 使使 用用 电电 波波 或或 光光 波波 传传 递递 信信 息息 的的 技技 术术，也也 称称 为为 电电 信信（telecommunication），如如电电报报、电电话话、传传真真、电电子子邮邮件件、QQ等等，电电视视也也可看作是一对多的单向通信。可看作是一对多的单向通信。通信的发展历史：通信的发展历史：了解一下了解一下1836年，英国建成第一条电报线路年，英国建成第一条电报线路(Morse电报电报)1876年，美国人年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话研制成可供实用的电

5、话20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信1918年，出现收音机和无线电广播年，出现收音机和无线电广播1938年，第一个电视台开始播出年，第一个电视台开始播出1940s 出现彩色电视出现彩色电视1960s 出现计算机网络出现计算机网络2.1 2.1 数据数据通信的通信的基础理论基础理论2.1 2.1 数据数据通信的通信的基础理论基础理论2.1.1 2.1.1 数据通信系统模型数据通信系统模型信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号信道的任务是迅速、可靠而准确地信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到信宿将信号从信源传

6、输到信宿被传输的信息都必须以某种电被传输的信息都必须以某种电(或或光光)信号的形式才能进行传输信号的形式才能进行传输发送信息的设备发送信息的设备接收信息的设备接收信息的设备通信的三要素2.1 2.1 数据数据通信的通信的基础理论基础理论n举例举例:有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号形式信号形式话音经电话机话音经电话机转换成为变化转换成为变化的电流信号的电流信号话音经电话机转换成话音经电话机转换成为压缩编码后的数字为压缩编码后的数字信号信号编码并打包后的数字编码并打包后的数字信号信号信道构成信道构成电话线和中继电话线和中

7、继器等传输设备器等传输设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、路双绞线、集线器、路由器、光纤等由器、光纤等11常用几个术语常用几个术语 P P2020信息信息-是是计算机网络中进行交换的一切原始内容统计算机网络中进行交换的一切原始内容统称，可以是一串串的数字，也可以是各种文字，还称，可以是一串串的数字，也可以是各种文字，还可以是多媒体的图形、图像和语音。可以是多媒体的图形、图像和语音。数据数据(data)data)是是“信息信息”的具体表示形式，是许多的具体表示形式，是许多信息通过某种方式组成的集合体。信息通过某种方式组成的集合体。“数据数据”有有“模拟数据模拟数据”和和“数字数据

8、数字数据”之分。之分。“模拟数据模拟数据”是通过是通过连续取值连续取值得到的数据，得到的数据，“数字数据数字数据”是通过把模拟数据以是通过把模拟数据以二进制方式离散取值二进制方式离散取值得到的数得到的数据据。12常用几个术语常用几个术语 P P2020信号信号(signal)signal)数据的电磁波数据的电磁波表示形式，有电信号和光信号。表示形式，有电信号和光信号。有有“模拟信号模拟信号”和和“数字信号数字信号”两种。两种。“模拟信号模拟信号”是是“模拟数据模拟数据”的电平的电平信号表示形式，例如人们打电话或者信号表示形式，例如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒播音员播音时声音经话筒(麦克

9、风麦克风)转转换得到的电信号；换得到的电信号；“数字信号数字信号”是是“数字数据数字数据”的信号的信号电平表示形式。例如电报机、传真机电平表示形式。例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号。和计算机发出的信号都是数字信号。13信息、数据和信号信息、数据和信号 雪雪六角形六角形凉凉白色白色信息信息数据数据信号信号14信道信道(channel)-channel)-就是就是通信双方物理链路上通过物通信双方物理链路上通过物理层协议建立起来的数据传输通道理层协议建立起来的数据传输通道。默认默认情况下，一条传输介质就一条信道情况下，一条传输介质就一条信道，但也，但也可以划分多条信道，并且还可实现多

10、信道复用可以划分多条信道，并且还可实现多信道复用。信道分为模拟信道和数字信道。信道分为模拟信道和数字信道。15调制调制将发送端的将发送端的数字数字信号信号转换转换成成模拟模拟信号信号的过程；进行波形变换。的过程；进行波形变换。解调解调将接收端的模拟信号将接收端的模拟信号还原还原成数字信号成数字信号的过程。的过程。数字数字调制调制数字数字解调解调编码器编码器解码器解码器电磁波电磁波电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接收器接收器载波载波载波载波电视图像电视图像及其伴音及其伴音电视机电视机人造卫星人造卫星数字通信技数字通信技术术模拟模拟信号信号模拟模拟信号信号数字通信技术应用举例（数字通信

11、技术应用举例（1 1）卫星电视和数字有线电视：用数字通信技术传输模拟音视频信号卫星电视和数字有线电视：用数字通信技术传输模拟音视频信号 数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后由天线发送至卫用后由天线发送至卫星，再由卫星进行转星，再由卫星进行转发，被卫星地面接收发，被卫星地面接收站所接收；或者经过站所接收；或者经过光纤和同轴电缆进行光纤和同轴电缆进行传输传输电视台的节目在传输之电视台的节目在传输之前，先要把图像和伴音前，先要把图像和伴音信号进行数字化，还要信号进行数字化，还要进行数据压缩进行数据压缩 地面站对接收到的信号地面站对接收到的信号进行解调、解码后（或进行解调、解码后（或同轴电缆送来的

12、数字信同轴电缆送来的数字信号经机顶盒处理后）恢号经机顶盒处理后）恢复为模拟信号，再送到复为模拟信号，再送到用户电视机上播放用户电视机上播放数字通信技术应用举例（数字通信技术应用举例（2 2）长途电话系统的中继通信长途电话系统的中继通信 PCM编码器编码器PCM解码器解码器PCM编码器编码器PCM解码器解码器多多 路路 复复 用用 器器分分 路路 器器光纤传输线路光纤传输线路(中继线和长途线中继线和长途线)（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（用户线）（用户线）（用户线）（用户线）数字通信技术数字通信技术模拟传输模拟传输技术技术模拟传输技术模拟传输技术模拟声音信号在需要进模拟

13、声音信号在需要进行远距离传输之前，先行远距离传输之前，先使用使用PCM编码器变换编码器变换为数字信号形式（此过为数字信号形式（此过程称为程称为“数字化数字化”）接收方所在地区的交换接收方所在地区的交换局使用解码器把数字信局使用解码器把数字信号还原成模拟声音信号号还原成模拟声音信号后，由用户线传输至接后，由用户线传输至接听方的电话机听方的电话机 数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后，通过光纤传输用后，通过光纤传输到接收方所在地区的到接收方所在地区的交换局，再经解调和交换局，再经解调和分路处理，恢复为数分路处理，恢复为数字信号字信号 2.1.2 2.1.2 数据传输类型数据传输类型 两种最基本

14、的两种最基本的数字信号数字信号的传输类型的传输类型“基带传输基带传输”和和“频带传输频带传输”。1.1.基带与频带基带与频带“基带基带”是指信源发出的，没有经过调制的原始电信号是指信源发出的，没有经过调制的原始电信号所固有的频带（频率带宽），也称为所固有的频带（频率带宽），也称为“基本频带基本频带”；而而“频带频带”是指对基带信号调制后所占用的频率带宽是指对基带信号调制后所占用的频率带宽。2.2.基带信号和频带信号基带信号和频带信号 信源发出的没有经过调制的原始电信号就称之信源发出的没有经过调制的原始电信号就称之“基带基带信号信号”;经过调制后的基带信号称之为经过调制后的基带信号称之为“频带信

15、号频带信号”。3.3.基带传输和频带传输基带传输和频带传输 在信道中直接传输这种不经过调制的基带信号的方在信道中直接传输这种不经过调制的基带信号的方式称为式称为“基带传输基带传输”，而在信道中传输经过调制后的，而在信道中传输经过调制后的频带信号的方式称之为频带信号的方式称之为“频带传输频带传输”。在基带传输中，由于不调制，所以整个信道在基带传输中，由于不调制，所以整个信道只传输只传输一种信号一种信号，通信信道利用率低。，通信信道利用率低。频带传输中频带传输中往往需要同时发送多种信号（如有数据往往需要同时发送多种信号（如有数据信号、路由信号，以及各种网络控制信号），这时就信号、路由信号，以及各种

16、网络控制信号），这时就可以利用高频率的信号来调制低频率信号，以实现同可以利用高频率的信号来调制低频率信号，以实现同步传输，提高了信道利用率。步传输，提高了信道利用率。4.4.宽带传输和宽带传输系统宽带传输和宽带传输系统 所谓所谓“宽带宽带”（BroadbandBroadband）就是采用比音频（）就是采用比音频（4KHz4KHz）更宽的频带，包括了大部分电磁波频谱，可以说是相对更宽的频带，包括了大部分电磁波频谱，可以说是相对前面所说的前面所说的“频带频带”来说的，因为来说的，因为“频带频带”只是具有有只是具有有限的频率宽度。限的频率宽度。使用这种宽频带进行的数据传输就称之为使用这种宽频带进行的

17、数据传输就称之为“宽带传输宽带传输”。“宽带传输宽带传输”与与“频带传输频带传输”具有相同的特点，它具有相同的特点，它也是需要对信源发出的原始信号进行调制，但它将一个也是需要对信源发出的原始信号进行调制，但它将一个信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，而且宽带传输中的所有子信道都可以同时发送信号。宽而且宽带传输中的所有子信道都可以同时发送信号。宽带传输一定是采用频带传输技术的，但频带传输不一定带传输一定是采用频带传输技术的，但频带传输不一定就是宽带传输。就是宽带传输。补充：补充：数据传输方式数据传输方式 了解了解 计算机网络数据通信

18、的计算机网络数据通信的数据传输方式数据传输方式可分可分“串行传串行传输输”和和“并行传输并行传输”两种两种。“串行传输串行传输”指的是数据流以串行方式一位位地在指的是数据流以串行方式一位位地在一条信道上传输一条信道上传输；“并行传输并行传输”指的是数据以一组或指的是数据以一组或者整个字符的方式在多条并行信道上同时传输。者整个字符的方式在多条并行信道上同时传输。补充：补充：数据传输模式数据传输模式 了解了解 根据实现字符同步的模式不同，有“同步传输”和“异步传输”两种模式。“同步传输”是一种以数据块为传输单位（通常是以“帧”为单位的），以相同的时钟参考所进行的数据传输模式，因此又称为“区块传输”

19、。在同步传输中的数据块的开始和结尾部分都一个用于数据帧同步的特殊字符、特定的字节或特定的帧。同步传输的主要优点就是传输效率高，但实现较复杂。主要有SDH、STM和HDLC等。“异步传输”是以字符为单位进行数据传输的。在发送每一字符代码的前面均加上一个“起始位”信号，以标记一个字符的开始；在一个字符代码的最后也加上一个“停止位”信号，以标记一个字符的结束。异步传输的优点是字符同步实现简单，不需要严格同步，但对每一字符都需加入“起、止”码元，使传输效率降低。主要有ATM技术。2.1.3 2.1.3 数据通信方式数据通信方式 重点掌握重点掌握 按照通信双方的通信方式来分可以分为以下三种：单工通信、半

20、双工通信、全双工通信。1.1.单工通信单工通信 在单工通信中，信号只能向一个方向传输在单工通信中，信号只能向一个方向传输而没有反而没有反方向的交互，方向的交互，任何时候都不能改变信号的传送方向。任何时候都不能改变信号的传送方向。“单工单工”是永远只能往一个方向传输数据。数据发送是永远只能往一个方向传输数据。数据发送方和接收方都是固定的。方和接收方都是固定的。相当于单向车道。相当于单向车道。例如：广播、电视节目、寻呼系统、发报机、键盘。例如：广播、电视节目、寻呼系统、发报机、键盘。2.2.半双工通信半双工通信 通信的双方都可以收发信息，通信的双方都可以收发信息，在在同一时刻同一时刻只能进行只能进

21、行单向数据单向数据传输，在不同时刻可以进行另一个方向的数据传输，在不同时刻可以进行另一个方向的数据传输。这就相当于双向单车道。传输。这就相当于双向单车道。例如：对讲机例如：对讲机3.3.全双工通信全双工通信 “全双工全双工”在在任何任何时刻时刻可以进行两个方向的数据可以进行两个方向的数据传输，而且互不影响。这就相当于我们现实生活在中传输，而且互不影响。这就相当于我们现实生活在中的的“双向双车道双向双车道”。可可提高了数据传输速率，最高可提高了数据传输速率，最高可以达到带宽的两倍以达到带宽的两倍。例如：手机、网络。例如：手机、网络数据传输速率数据传输速率：指单位指单位时间内传输时间内传输的二进制

22、代码的二进制代码的有效的有效位（位（bitbit）数，又称为数，又称为“比特率比特率”。单位单位是是 b/sb/s（bpsbps），或），或kb/s,Mb/s,kb/s,Mb/s,Gb/s Gb/s 等。等。传输带宽传输带宽 “带宽带宽”是指信道中每秒钟传输的最大信息量，也就是指信道中每秒钟传输的最大信息量，也就是一个信道的是一个信道的最大数据传输速率最大数据传输速率，表示网络的通信线路所，表示网络的通信线路所能传送数据的能力，是一种理想状态（不受任何干扰，没能传送数据的能力，是一种理想状态（不受任何干扰，没有任何衰减）下的有任何衰减）下的信道传输速率信道传输速率，单位也是，单位也是“位位/秒

23、秒”（b/sb/s或或bpsbps）。2.1.4 2.1.4 数据传输速率与信道带宽数据传输速率与信道带宽通信系统中传输信息的信道具有一定的频率范围通信系统中传输信息的信道具有一定的频率范围（即频带宽度），称为（即频带宽度），称为信道信道带宽带宽W W，单位赫兹，单位赫兹-Hz-Hz。波特率波特率 指指一个数字信号在被调制后，数字信号对载波的一个数字信号在被调制后，数字信号对载波的调制速率，也即单位时间内载波参数（如频率、相位调制速率，也即单位时间内载波参数（如频率、相位等）变化的次数，单位为等）变化的次数，单位为BaudBaud（波特）（波特）,用用R RB B表示表示。“比特率比特率”与与

24、“波特率波特率”的的关系关系:b=R b=RB B (b/s)(b/s)其中其中M M为符号的进制数，如二进制、八进制为符号的进制数，如二进制、八进制此时此时M M代表的是调制的相位数。两相、四相代表的是调制的相位数。两相、四相2.1.4 2.1.4 数据传输速率与信道带宽数据传输速率与信道带宽1 1、信道容量信道容量：是指信道能够传送的是指信道能够传送的最大数据率最大数据率，它与，它与采用的传输介质、信号的调制解调方法、交换器的性采用的传输介质、信号的调制解调方法、交换器的性能等密切相关能等密切相关。-即即 信道的信道的极限容量极限容量 传输速率受限的原因是任何实际的信道都不是理想传输速率受

25、限的原因是任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。道的输出端的波形的失真就越严重。2.1.5 2.1.5 信道容量信道容量 影响数据速率的因素？影响数据速率的因素？有限带宽、信号电有限带宽、信号电平数、通道的质量（噪声、干扰）平数、通道的质量（噪声、干扰）3119241924年，奈奎斯特年，奈奎斯特(Nyquist)(Nyquist)就推导出了著名的就推导出了著名的奈氏奈氏准则准则。他给出了在

26、假定的理想条件（无噪声）下，。他给出了在假定的理想条件（无噪声）下，为了避免为了避免码间串扰码间串扰（即码元之间的相互干扰），（即码元之间的相互干扰），码码元的传输速率的上限值。元的传输速率的上限值。在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，否则就会出现就会出现码间串扰码间串扰的问题，使得接收端对码元的判的问题，使得接收端对码元的判断（即识别）成为不可能。断（即识别）成为不可能。2 2、奈氏准侧、奈氏准侧 理想低通信道理想低通信道 数字信号不失真传输的最大传输速率限制数字信号不失真传输的最大传输速率限制32码元码元(code)(code)在使用时间域（

27、或简称为时域）的在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。形。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表代表0 0状态而另一种代表状态而另一种代表1 1状态，但状态，但1 1码元不一定对应码元不一定对应于于1 1比特。比特。什么是码元？什么是码元？33 在在无噪声的理想无噪声的理想低通信道（基带传输中的信道）低通信道（基带传输中的信道）中，中，为了为了确保数字信号的不失真传输，确保数字信号的不失真传输，根据奈奎斯特根据奈奎斯特准则准则来计算来计算理论上理论上的最大数

28、据传输速率的最大数据传输速率，它描述了，它描述了信道带宽信道带宽W W和最大码元传输速率和最大码元传输速率之间的关系之间的关系。最高码元传输速率最高码元传输速率C=2W C=2W P P2222 其中其中W W是理想低通信道的带宽，单位为赫兹（是理想低通信道的带宽，单位为赫兹（HzHz），），C C为最高为最高码元传输速率，单位为码元传输速率，单位为BaudBaud（波特），波特指每秒传多少个码（波特），波特指每秒传多少个码元。元。如果使用如果使用bpsbps做为单位，则做为单位，则 最大数据传输速率最大数据传输速率=2W=2W log log2 2L L （单位：（单位：bpsbps）L L

29、：表示码元所取的离散值，即数据的信号电平数量：表示码元所取的离散值，即数据的信号电平数量 公式：公式：C=2W*logC=2W*log2 2L L（bpsbps）举例：举例：P42-43 P42-43 2 2、奈氏准侧、奈氏准侧 理想低通信道理想低通信道 34 香农香农(Shannon)(Shannon)用信息论的理论用信息论的理论19481948年推导出了年推导出了在带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道上传输数据信在带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道上传输数据信号时的最大数据传输速率。即香农公式，它指出了最号时的最大数据传输速率。即香农公式，它指出了最大数据传输速率大数据传输速率C C与信道带宽与

30、信道带宽W W、信噪比、信噪比S/NS/N的关系：的关系：C CW Wloglog2 2（1+S/N1+S/N）单位：单位：bpsbps 信噪比信噪比SNRSNR：信号的平均功率信号的平均功率S S和噪声的平均功率和噪声的平均功率N N之比。即之比。即SNR=S/NSNR=S/N 上式中上式中C C的单位为的单位为bpsbps，信道带宽，信道带宽W W的单位为的单位为HzHz，信，信噪比噪比S/NS/N通常用通常用dBdB（分贝）表示，可用（分贝）表示，可用SNRSNRdBdB=10=10loglog1010S/N S/N 公式来计算信噪比的分贝数。公式来计算信噪比的分贝数。3 3、香农容量定

31、理、香农容量定理 -有噪声通道有噪声通道 2.2 2.2 物理传输介质物理传输介质双绞线 双绞线由两根相互绝缘的导线绞合成匀称的螺纹状，作为一条通信线路。将两条、四条或更多这样的双绞线捆在一起，外面包上护套，就构成双绞线电缆。双绞线是最经常使用的物理媒体，相对于其他有线物理媒体（同轴电缆和光纤）来说，价格便宜也易于安装与使用，但其性能一般（指它的传输距离、抗干扰性能和带宽或数据速率而言）。36 传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体；路，也是通信中实际传送信息的载体；可分为两大类：可分为两大类：有线（导向）传输介质有线（导向）传

32、输介质:将信号约束在一个物理导将信号约束在一个物理导体之内，如双绞线、同轴电缆和光纤等。体之内，如双绞线、同轴电缆和光纤等。无线（非导向）传输介质：不能将信号约束在某无线（非导向）传输介质：不能将信号约束在某个空间范围之内，如无线电波、红外线、激光等。个空间范围之内，如无线电波、红外线、激光等。2.2 2.2 物理传输介质物理传输介质2.2.1 2.2.1 导向传输介质导向传输介质双绞线双绞线屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted Pair)无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair)同轴电缆同轴电缆50 同轴电缆同轴电缆75 同轴

33、电缆同轴电缆光缆光缆 381 1、双绞线、双绞线 由按规则螺旋结构排列的由按规则螺旋结构排列的2 2根、根、4 4根或根或8 8根绝缘导线根绝缘导线组成；组成；v一对导线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排一对导线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小；列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小；v模拟信号传输和数字信号传输都可以使用双绞线，模拟信号传输和数字信号传输都可以使用双绞线，距离为几到十几公里。传输数字信号时，它的传输距离为几到十几公里。传输数字信号时，它的传输速率与电缆的长度有关。速率与电缆的长度有关。v局域网中所使用的双绞线分为两类：局域网中所

34、使用的双绞线分为两类：屏蔽双绞线屏蔽双绞线（STPSTP）与非屏蔽双绞线（）与非屏蔽双绞线（UTPUTP）；）；双绞线的基本结构双绞线的基本结构铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP40非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP UTP）UTP是局域网布线中最常见的一类电缆 它价格便宜，轻便柔韧，易于安装；UTP依靠成对的绞合导线使电磁干扰和射频干扰最小化,没有外加屏蔽层；塑料防护层内部的每一根线都与另外一根相缠绕减少数据信号的干扰。41UTPUTP双绞线线皮的颜色通常为橙色、棕色、蓝色、绿色双绞线线皮的颜色通常为橙色、棕色、蓝色、绿色 。42UTP

35、UTP标准标准 双绞线还有多种不同的划分，如3类线、4类线、5类线、超5类线、6类线、超6类线，一直到最新的7类线。类型数字越大，版本越新、技术越先进、带宽也越宽，当然价格也越贵了。目前主流使用的是5类线、超5类线、6类线、超6类线，最新的7类线仍很少使用。43屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）STP是由两对或者多对铜绞线外层包着柔韧的绝缘层，然后是金属箔屏蔽层，最外层是塑料防护层。44双绞线的特性双绞线的特性物理特性：铜质线芯，传导性能良好物理特性：铜质线芯，传导性能良好传传输特性：可用于输特性：可用于传输模模拟信号和数字信号信号和数字信号地理范围：对于地理范围：对于LANLAN，速率为

36、，速率为100Kb/s100Kb/s时，可传输时，可传输 1km 1km；速率为；速率为10100Mb/s10100Mb/s时，可传输时，可传输100m100m抗干抗干扰性：低频扰性：低频10kHz10kHz以下的强于同轴电缆，高频以下的强于同轴电缆，高频 10100kHz 10100kHz弱于同轴电缆弱于同轴电缆相相对价格：比同轴电缆盒光纤便宜得多。对价格：比同轴电缆盒光纤便宜得多。45RJ-45RJ-45水晶接头水晶接头制作网线所需要的RJ45水晶接头的前端有8个平行排列的金属触点；在水晶接头的另一侧有一个弹性的塑料卡栓，用来将制作好的双绞线固定在RJ45插座上。46双绞线与连接器的安装双

37、绞线与连接器的安装TIA/EIA 568ATIA/EIA 568A标准规定线对顺序为：标准规定线对顺序为：1-绿白、白、2-绿、3-橙白、橙白、4-蓝、5-蓝白、白、6-橙、橙、7-棕白、棕白、8-棕棕TIA/EIA 568BTIA/EIA 568B标准规定线对顺序为：标准规定线对顺序为：1-橙白、橙白、2-橙、橙、3-绿白、白、4-蓝、5-蓝白、白、6-绿、7-棕白、棕白、8-棕棕 472 2、同轴电缆、同轴电缆v同轴电缆由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外同轴电缆由内导体、绝缘层、外屏蔽层及外部保护层组成；部保护层组成；v同轴介质的特性参数由内导体、外屏蔽层及同轴介质的特性参数由内导体、外屏蔽层

38、及绝缘层的电参数与机械尺寸决定；绝缘层的电参数与机械尺寸决定；v同轴电缆的特点是同轴电缆的特点是抗干扰能力较强；抗干扰能力较强；v同轴电缆根据带宽可以分为两类：基带同轴同轴电缆根据带宽可以分为两类：基带同轴电缆与宽带同轴电缆。电缆与宽带同轴电缆。48同轴电缆结构同轴电缆结构外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体同轴电缆49 n50 50 同轴电缆基带同轴电缆，主要用同轴电缆基带同轴电缆，主要用于传送基带数字信号。于传送基带数字信号。n75 75 同轴电缆宽带同轴电缆，主要用同轴电缆宽带同轴电缆，主要用于频分多路的模拟信号发送，于频分多路的模拟信号发送，n例如例如:有线电视系统有线电视系统CATV

39、CATV中的电缆，采用中的电缆，采用频分复用的宽带信号。频分复用的宽带信号。同轴电缆分类同轴电缆分类50粗同粗同轴电缆粗同粗同轴电缆又称又称为粗粗缆，其中心，其中心为铜导体或敷体或敷铜箔膜的箔膜的铝导体。粗同体。粗同轴电缆中中导体的直径相体的直径相对较大，信号的大，信号的传输距离距离较远，具有，具有较高的可靠性和高的可靠性和较强的抗干的抗干扰能力。能力。连接器接器为：AUI AUI 细同同轴电缆细同同轴电缆又称又称为细缆，其中心，其中心为铜导体或敷体或敷铜箔膜的箔膜的铝导体。与粗体。与粗缆相比相比较细同同轴电缆中中导体的直径相体的直径相对较小，信号的小，信号的传输距离距离较粗粗缆近。近。连接器

40、接器为：BNCBNC5050 同轴电缆基带同轴电缆的分类同轴电缆基带同轴电缆的分类51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523 3、光纤、光纤v“光纤光纤”的完整名称叫做的完整名称叫做“光导纤维光导纤维”，是用石英玻璃、塑料或晶体等对某个波长是用石英玻璃、塑料或晶体等对某个波长范围透明的材料制造的能传输光的纤维。范围透明的材料制造的能传输光的纤维。是网络传输介质中性能最好、应用前途最是网络传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种广泛的一种。v按光缆中所包含的光纤数量又分为单芯、按光缆中所包含的光纤数量又分为单芯、双芯、多芯几种。双芯、多芯几种。5

41、3光纤的特性光纤的特性物理特性：在计算机网络中均采用物理特性：在计算机网络中均采用 两根光纤组成传两根光纤组成传输系统，体积小，重量轻；输系统，体积小，重量轻；传输特性：光纤通过内部的传输特性：光纤通过内部的全反射全反射来传输一束经过来传输一束经过编码的光信号；编码的光信号；地理范围：在地理范围：在6-8km6-8km的距离内可以不采用中继器传输，的距离内可以不采用中继器传输，适合在建筑物之间通过点到点的链路链接适合在建筑物之间通过点到点的链路链接LANLAN；抗干扰性：不受噪声或电磁影响，能够提供良好的抗干扰性：不受噪声或电磁影响，能够提供良好的安全性、保密性。安全性、保密性。价格：目前比其

42、他的都贵。价格：目前比其他的都贵。光纤剖面示意图55光纤的传输模式光纤的传输模式单模单模光纤的纤芯直径极细，约为510微米，使用激光传送表示二进制信息的光信号。多模 多模光纤的纤芯直径较大，通常为62.5微米，使用发光二极管（LED）传送产生的光信号。常见的两种光纤模块是：GBIC（Giga Bitrate Interface Converter，千兆位接口转换器）和SFP（Small Form-factor Pluggable，小型可拔插件），如下图所示。56光纤模块光纤模块GBICSFP 光纤连接器也就是接入光模块的光纤接头。SFP模块接LC光纤连接器，而GBIC接的是SC光纤连接器，如下

43、图所示。57光纤光纤连接器连接器 除此之外，还ST和FC这两种常见的光纤连接器。LCSCSTFC2.2.2 2.2.2 非导向传输介质非导向传输介质 “非导向传输介质非导向传输介质”就是用来无线传输的就是用来无线传输的各种电磁波，在数据通信中主要应用于为短波各种电磁波，在数据通信中主要应用于为短波无线传输、地面微波接力通信、地球卫星通信、无线传输、地面微波接力通信、地球卫星通信、WLANWLAN（无线局域网）等（其实像蓝牙这类无线（无线局域网）等（其实像蓝牙这类无线通信也是采用无线非导向介质的）。通信也是采用无线非导向介质的）。2.2.2 2.2.2 无线传输介质无线传输介质1 1、微波通信微

44、波通信 微波是指其频率为微波是指其频率为300MHz300MHz300GHz300GHz的电波，但的电波，但主要使用主要使用2 240GHz40GHz的频率范围，微波通信是微波作的频率范围，微波通信是微波作为载波信号，用被传输的为载波信号，用被传输的模拟信号或数字信号模拟信号或数字信号来调来调制它，采用无线通信。微波通信在无线数据通信中制它，采用无线通信。微波通信在无线数据通信中占有重要地位，有两种主要方式，即占有重要地位，有两种主要方式，即地面微波接力地面微波接力通信和卫星通信。通信和卫星通信。微波通信微波通信微微波波：300MHz300GHz范范围围内内的的电磁波，波长为电磁波，波长为1

45、m1mm。n特点：特点：n单单向向的的、直直线线传传播播，不不能能沿沿地地球球表表面面传传播播（无无绕绕射射性性），传传播播距距离离受受限限制制，需需要要每每隔隔几几十十公公里里设设立立一一个中继站个中继站n容量大、可靠性高容量大、可靠性高n建设费用低建设费用低n抗灾能力强抗灾能力强n应应用用：长长途途电电话话、蜂蜂窝窝移移动动电电话话、全全 数数 字字 高高 清清 晰晰 度度 电电 视视（HDTV）、）、无线局域网无线局域网等。等。卫星通信卫星通信n卫卫星星通通信信:中中继继站站在在人人造造地地球球卫卫星星上上的的一一种微波通信种微波通信n优优点点：通通信信距距离离远远、频频带带宽宽、容容量

46、量大大、抗抗干扰强、通信稳定干扰强、通信稳定n缺缺点点：造造价价高高、技技术术复复杂杂、有有较较大大延延时时、同步轨道卫星数目仅同步轨道卫星数目仅180180颗。颗。通信卫星通信卫星地面站地面站1 1地面站地面站2 2地地 球球卫星卫星卫星卫星卫星卫星地球地球3580035800公公里里赤道上方高度为赤道上方高度为3580035800公里的地方为公里的地方为地球地球同步轨道同步轨道，卫星的运行周期与地球自转卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同一圈的周期相同，在地面上看这种卫星，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约约120120，3 3颗同步

47、定点轨道卫星颗同步定点轨道卫星可以覆可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信。时的全天候通信。2 2、红外线通信红外线通信 红外线通信是利用红外线来传输信号，在发送红外线通信是利用红外线来传输信号，在发送端设有红外线发送器，接受端有红外线接收器，红端设有红外线发送器，接受端有红外线接收器，红外无线传输可以进行外无线传输可以进行点对点通信点对点通信，也可进行，也可进行广播式广播式通信，但这种传输技术要求通信节点之间必须在直通信，但这种传输技术要求通信节点之间必须在直线视距之内，中间不允许有障碍物，红外线传输技线视距之内，中间不允许有障碍物，红外线传

48、输技术具有很强的方向性，很难窃听、插入和干扰，但术具有很强的方向性，很难窃听、插入和干扰，但是数据传输速率相对较低，在面向一个方向通信时，是数据传输速率相对较低，在面向一个方向通信时，数据传输速率为数据传输速率为16Mb/s16Mb/s。3 3、激光通信激光通信 激光通信是利用激光束来传输信号，即将激光激光通信是利用激光束来传输信号，即将激光束调制成光脉冲，以传输数据，因此激光通信与红束调制成光脉冲，以传输数据，因此激光通信与红外通信一样是全数字的，不能传输模拟信号，多用外通信一样是全数字的，不能传输模拟信号，多用于短距离的传输。优点是带宽更高、方向性好、保于短距离的传输。优点是带宽更高、方向

49、性好、保密性能好，缺点是易受环境的影响。另外与红外线密性能好，缺点是易受环境的影响。另外与红外线通信的不同之处在于激光硬件会发出少量射线而污通信的不同之处在于激光硬件会发出少量射线而污染环境，只有经过特许后才能安装。染环境，只有经过特许后才能安装。有辐射有辐射传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点介质类型介质类型特点特点应用应用有有线线通通信信双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、固定电话本地回路、计算机局域网计算机局域网同轴电缆同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输特性和屏蔽特性良好

50、，可作为传输干线长距离传输载波信号，但传输干线长距离传输载波信号，但成本较高成本较高固定电话中继线路、固定电话中继线路、有线电视接入有线电视接入光缆光缆传传输输损损耗耗小小，通通讯讯距距离离长长，容容量量大大，屏屏蔽蔽特特性性非非常常好好，不不易易被被窃窃听听，重重量量轻轻，便便于于运运输输和和铺铺设设。缺缺点点是是精精确连接两根光纤很困难确连接两根光纤很困难电话、电视等通信电话、电视等通信系统的远程干线，系统的远程干线，计算机网络的干线计算机网络的干线无无线线通通信信自由空间自由空间使用微波、红外线、激光等，建设使用微波、红外线、激光等，建设费用低，抗灾能力强，容量大，无费用低，抗灾能力强，