2011年軟件水平考試網(wǎng)絡工程師全面復習資料（8）
三. 通信網(wǎng)絡常用傳輸介質(zhì)的構成和特性
傳輸媒體是通信網(wǎng)絡中發(fā)送方和接收方之間的物理通路,計算機網(wǎng)絡中采用的傳輸媒體可分為有線和元線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體;無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸媒體。
傳輸媒體的特性對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信質(zhì)量有很大影響,這些特性是:
(1)物理特性。說明傳輸媒體的特征。
(2)傳輸特性。包括信號形式、調(diào)制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內(nèi)容。
(3)連通性。采用點到點連接還是多點連接。
(4)地理范圍。網(wǎng)上各點間的***距離。
(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數(shù)據(jù)傳輸影響的能力。
(6)相對價格。以元件、安裝和維護的價格為基矗
下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。
1.雙絞線 雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成,線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體,早就用于電話通信中的模擬信號傳輸,也可用于數(shù)字信號的傳輸。
(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的,能提供良好的傳導率。
(2)傳輸特性。雙絞線既可以用于傳輸模擬信號,也可以用于傳輸數(shù)字信號。雙絞線上也可直接傳送數(shù)字信號,使用T1線路的總數(shù)據(jù)傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數(shù)據(jù)傳輸率也是可能的,但與距離有關。雙絞線也可用于局域網(wǎng),如10BASE一T和100BASE-T總線,可分別提供10Mbps和100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝于一個絕緣套里組成雙絞線電纜,局域網(wǎng)中常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由4對雙絞線組成,其中3類雙絞線通常用于10BASE-T總線局域網(wǎng),5類雙絞線通常用于100BASE-T總線局域網(wǎng)。
(3)連通性。雙絞線普遍用于點到點的連接,也可以用于多點的連接。作為多點媒體使用時,雙絞線比同軸電纜的價格低,但性能較差,而且只能支持很少幾個站。
(4)地理范圍。雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸。局域網(wǎng)的雙絞線主要用于一個建筑物內(nèi)或幾個建筑物間的通信,在10016ps速率下傳輸距離可達1公里。但10Mbps和100Mbps傳輸速率的1OBASE-T和100BASE-T總線傳輸距離均不超過100米。
(5)抗干擾性。在低頻傳輸時,雙絞線的抗干擾性相當于或高于同軸電纜,但在超過10~100ldfZ時,同軸電纜就比雙絞線明顯優(yōu)越。
2.同軸電纜 同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成,但它們是按"同軸"形式構成線對。最里層是內(nèi)芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外則是起保護作用的塑料外套,內(nèi)芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜分為基帶同軸電纜(阻抗500)和寬帶同軸電纜(阻抗750)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用于直接傳輸數(shù)字信號;寬帶同軸電纜用于頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用于不使用頻分多路復用的高速數(shù)字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。
(1)物理特性。單根同軸電纜的直徑約為1.02~2.54cm,可在較寬的頻率范圍內(nèi)工作。
(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳輸,并使用曼徹斯特編碼,數(shù)據(jù)傳輸速率***可達1OMbps。寬帶同軸電纜既可用于模擬信號傳輸又可用于數(shù)字信號傳輸,對于模擬信號,帶寬可達300~450陽也。一般,在CATV電纜上,每個電視通道分配6陽也帶寬,每個廣播通道需要的帶寬要窄得多,因此在同軸電纜上使用頻分多路復用技術可以支持大量的視、音頻通道。
(3)連通性。同軸電纜適用于點到點和多點連接。基帶500電纜每段可支持幾百臺設備,在大系統(tǒng)中還可以用轉(zhuǎn)接器將各段連接起來;寬帶750電纜可以支持數(shù)千臺設備,但在高數(shù)據(jù)傳輸率下(50Mbp@)使用寬帶電纜時,設備數(shù)目限制在20~30臺。
(4)地理范圍。傳輸距離取決于傳輸?shù)男盘栃问胶蛡鬏數(shù)乃俾?典型基帶電纜的***距離限制在幾公里,在同樣數(shù)據(jù)速率條件下,粗纜的傳輸距離較細纜的長。寬帶電纜的傳輸距離可達幾十公里。
(5)抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。
3.光纖 光纖是光導纖維的簡稱,它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對于金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。
(1)物理特性。在計算機網(wǎng)絡中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統(tǒng)。按波長范圍(近紅外范圍內(nèi))可分為三種:0.85IAIn波長區(qū)(0.8~0.91im)、1.3lim波長區(qū)(1.25~1.351Am)和1.551im波長區(qū)(1.53~1.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區(qū)為多模光纖通信方式,1.5§IAm波長區(qū)為單模光纖通信方式,1.31im波長區(qū)有多模和單模兩種方式。
(2)傳輸特性。光纖通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號,內(nèi)部的全反射可以在任何折射指數(shù)高于包層媒體折射指數(shù)的透明媒體中進行。實際上光纖作為頻率范圍從1014~1015險的波導管,這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數(shù)據(jù)傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數(shù)十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發(fā)展,會出現(xiàn)實用的多路復用光纖。
(3)連通性。光纖普遍用于點到點的鏈路。總線拓撲結構的實驗性多點系統(tǒng)已經(jīng)建成,但是價格還太貴。原則上講,由于光纖功率損失孝衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。
(4)地理范圍。從目前的技術來看,可以在6~8公里的距離內(nèi)不用中繼器傳輸,因此光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網(wǎng)絡。
(5)抗干擾性。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的獨有特征,適宜在長距離內(nèi)保持高數(shù)據(jù)傳輸率,而且能夠提供很好的安全性。由于光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的局域網(wǎng)也是很適用的。目前采用一種波分技術,可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長,這種波分復用技術WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
4.無線傳輸媒體 無線傳輸媒體通過空間傳輸,不需要架設或鋪埋電纜或光纖,目前常用的技術有:無線電波、微波、紅外線和激光。便攜式計算機的出現(xiàn),以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯(lián)網(wǎng)的需要,促進了數(shù)字化元線移動通信的發(fā)展,現(xiàn)在已開始出現(xiàn)無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。
微波通信的載波頻率為2GHz~40GHz范圍。因為頻率很高,可同時傳送大量信息,如一個帶寬為2陽fz的頻段可容納500條話音線路,用來傳輸數(shù)字數(shù)據(jù),速率可達數(shù)Mbps。微波通信的工作頻率很高,與通常的無線電波不一樣,是沿直線傳播的。由于地球表面是曲面,微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關,天線越高傳播距離越遠,超過一定距離后就要用中繼站來接力。
紅外通信和激光通信也像微波通信一樣,有很強的方向性,都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線(Lineof Sight)通路,故它們統(tǒng)稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由于都不需要鋪設電纜,對于連接不同建筑物內(nèi)的局域網(wǎng)特別有用。這三種技術對環(huán)境氣候較為敏感,例如雨、霧和雷電。相對來說,微波對一般雨和霧的敏感度較低。
衛(wèi)星通信是微波通信中的特殊形式,衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星做中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛(wèi)星就可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由于衛(wèi)星信道頻帶寬,也可采用頻分多路復用技術分為若干子信道,有些用于由地面站向衛(wèi)星發(fā)送(稱為上行信道),有些用于由衛(wèi)星向地面轉(zhuǎn)發(fā)(稱為下行信道)。衛(wèi)星通信的優(yōu)點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對于數(shù)萬公里高度的衛(wèi)星來說,以200m/μs或5μs/Km的信號傳播速度來計算,從發(fā)送站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到接收站的傳播延遲時間約要花數(shù)百毫秒(ms),這相對于地面電纜的傳播延遲時間來說,兩者要相差幾個數(shù)量級。
5.傳輸媒體的選擇 傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素:網(wǎng)絡拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格范圍。
雙絞線的顯著特點是價格便宜,但與同軸電纜相比,其帶寬受到限制。對于單個建筑物內(nèi)的低通信容量局域網(wǎng)來說,雙絞線的性能價格比可能是***的。
同軸電纜的價格要比雙絞線貴一些,對于大多數(shù)的局域網(wǎng)來說,需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。
光纖作為傳輸媒體,與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優(yōu)點:頻帶寬、速率高、體積孝重量輕、衰減孝能電磁隔離、誤碼率低等,因此,在國際和國內(nèi)長話傳輸中的地位日益提高,并已廣泛用于高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術的發(fā)展和成本的降低,光纖作為局域網(wǎng)的傳輸媒體也得到了普遍采用,光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI就是一例。
目前,便攜式計算機已經(jīng)有了很大的發(fā)展和普及,由于可隨身攜帶,對可移動的無線網(wǎng)的需求將日益增加0元線數(shù)字網(wǎng)類似于蜂窩電話網(wǎng),人們隨時隨地可將計算機接入網(wǎng)絡,發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。移動無線數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展前景將是十分美好的。
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