[高等教育]第二章 数据通信基础知识.ppt

1,第二章 数据通信基础知识,本章内容 数据通信的基本概念 数据编码技术 数据传输技术 数据交换技术 差错控制方法 传输媒介,2,2.1 基本概念,数据通信是一种通过计算机或其他数据装置与通信线路，完成数据编码信号的传输、转接、存储和数据处理的通信技术。,3,数据通信的三个要素：信源、信宿和信道,信源：通信中产生和发送信息的一端。 信宿：接收信息的一端,数据通信系统的构成： 传输系统(传输线路和传输设备) 源系统(信源+发送器)和目的系统(信宿+接收器),4,数据及计算机通信术语 数据(Data)：是记录下来的可以被识别的符号，数据是独立的，是尚未组织起来的事实的集合。 信息(Information)：是对数据的解释，数据经过处理解释才能有意义，才能成为信息。 信号(Signal)：简单地讲就是携带信息的传输介质。 模拟信号与数字信号 信道(Channel)：传送信息的线路(或通路) 数据传输速率：是指每秒传输的二进制信息位数，单位为比特率。,5,t,码元1,码元2,码元3,码元4,码元5,信号,同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始，同步脉冲也可位于码元的中部。一个码元也可有多个同步脉冲相对应。,码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元,6,码元速率：表示单位时间内通过信道的码元个数。也称为调制率或波特率，单位为波特(Baud)。 码元速率和数据传输速率关系如下： C =Blog2M 其中M表示一个码元所取的有效离散值个数。 如果一个码元仅可以取1和0两种离散值，则该码元只能携带一位二进制信息； 如果一个码元可取00、01、10、11四种离散值，则该码元就能携带两位二进制信息。 如果 一个码元能够携带多位二进制信息，则比特率就会大于波特率。 例如，M=16，波特率为9600时，数据传输率为38.4kbit/s,7,误码率：信道传输可靠性指标，是概率值，它以接受信息中错误比特数占总传输比特数的比例来衡量，通常应低于10-6。 信号带宽：信号通常是以电磁波的形式传送的，电磁波都有一定的频谱范围，该频谱范围即为信号带宽。 信道带宽：是指信道上能够传送的信号的最大频率范围，单位为赫兹（Hz）。当信号带宽大于信道带宽时，信号就不能在该信道上传送，或传送的信号失真。,8,时延 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 时延之和=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=分组首部和错误校验等处理（微秒） 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽 传播时延=d/s（毫秒）d:距离 s:传播速度光速,9,往返时延 (Round-Trip Time ，RTT) 从信源发送数据开始，到信源收到信宿确认所经历的时间 RTT2传播时延 传输效率（编码效率）：是指原始数据量占整个传送数据的比率，数值上等于数据包中原始数据的长度与整个数据包长度的比值，显然数据传输效率越高越好。,10,Nyquist 公式：用于理想的信道 Nyquist公式为估算已知带宽信道的最高数据传输速率提供了依据。 例如，话音级线路的 带宽为3100Hz，根据 上式计算的信道最大 数据率如右表所示,M 最大数据率 (C) 2 6200 bps 4 12400 bps 8 18600 bps 16 24800 bps 32 31000 bps,信道容量：指信道传输数字信号的能力，即单位时间内可能 传送的最大比特数，是信道性能的极限。,11,非理想信道 实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。 损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。 延迟会使接收端的信号产生畸变。 噪声会破坏信号，产生误码。 持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特(56Kbit/s),12,香农公式：有限带宽高斯噪声干扰信道 例：信道带宽W=3.1KHz，S/N=2000，则 C = 3100*log2(1+2000) 34Kbit/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbit/s 一般信噪比表示成10log10(S/N)，以分贝（dB）为单位。,S/N: 信噪比,C = W log2 (1+S/N),13,Nyquist公式和香农公式的比较,C = 2W log2M 数据传输率C随信号编码级数增加而增加。 C = W log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式给出了信道能达到的最高传输速率。 原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。,14,2.2 数据编码技术,数字信道和模拟信道 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。 模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道。 模拟信号和数字信号 模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值 数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的信号值,15,模拟信号和数字信号 模拟信号 时间上连续，包含无穷多个信号值 数字信号 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号,16,周期信号和非周期信号 周期信号 信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波） 非周期信号 信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号）。,17,不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种情况,18,数字通信与模拟通信 数字通信 在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输 模拟通信 在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输 数字通信的优点 抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量 便于用计算机进行处理 易于加密、保密性强 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活 计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信，如通过电话线拨号上网。,19,编码与调制的区别 用数字信号承载数字或模拟数据编码 用模拟信号承载数字或模拟数据调制,调制/解调,20,1）数字数据的数字信号编码,数字数据可以直接用二进制形式的数字脉冲信号来表示，但为了改善其传播性能,一般先要对二进制数据进行编码。常见的数字数据的数字信号编码有两类：不归零码和曼彻斯特编码 不归零码(NRZ，Non-Return to Zero) 二进制数字0、1分别用两种电平来表示。 常常用高电平表示1，低电平表示0。 缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器； 不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。,22,曼彻斯特编码(Manchester Code) 用电压的变化表示0和1。 规定在每个码元的中间发生跳变： 高低的跳变代表1，低高的跳变代表0 差分曼彻斯特编码(Differential ) 每个码元的中间仍要发生跳变 用码元开始处有无跳变来表示0和1 ，有跳变代表0，无跳变代表1 两种曼彻斯特编码都在码元中间发生跳变，接收端可将此变化提取出来作为同步信号，所以这种编码也称为自同步码(Self-Synchronizing Code)。 特点：由于每个码元的中间都有跳变，不存在直流分量，具有良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有码元速率的1/2。,23,2）数字数据的调制,三种常用的调制技术： 幅移键控ASK (Amplitude Shift Keying) 频移键控FSK (Frequency Shift Keying) 相移键控PSK (Phase Shift Keying) 基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 载波 S(t) = Acos(t+) S(t)的参量包括： 幅度A、频率 、初相位 调制就是要使A、 或随数字基带信号的变化而变化,25,3）模拟数据的数字信号编码,采样定理： 如果模拟信号的最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。 要转换的模拟数据主要是电话语音信号 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：采样、量化、编码： 编码后的信号称为PCM信号,对模拟数据进行数字信号编码的最常用方法是脉码调制PCM（Pulse Code Mod111ation），它常用于对声音信号进行编码，脉码调制是以采样定理为基础的。,26,采样：每隔一定的时间间隔，采集模拟信号的瞬时电平值做为样本，表示模拟数据在某一区间随时间变化的值。 量化：量化是将取样样本幅度按量化级决定取值的过程。量化级可以分为8级、16级，或者更多的量化级，这取决于系统的精确度要求。 编码：编码是用相应位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级。,27,话音信道带宽 2倍话音最大频率) 量化级数：256级 (用8位二进制码表示) 数据速率：8000次/s*8bit = 64kbit/s 因此每路PCM信号的速率 = 64000bit/s,模拟话音,采样时钟,PCM 信号,采样电路,量化和编码,数字化声音,f4kHz,fs=8kHz,PCM用于数字化语音系统,28,29,2.3 数据通信方式,数据通信有两种方式： 并行方式：适用于近距离通信。 传输采用多条并行信道，所以速度高，可以一次发送一个或多个字符，收发双方不存在同步问题。 串行方式：适用于远距离通信。 以数据流的方式，在一条信道上传输，所以传输速度慢，并存在收发双方同步的问题，否则收方就不能从收到的数据流中正确区分出字符来。,30,数据同步方式,同步就是接收端按发送端发送的每个码元的起止时间及重复频率来接收数据，并且要校准自己的时钟以便与发送端的发送取得一致，实现同步接收。 有三种同步方法： 位同步 字符同步 帧同步,31,位同步：是指识别每一位的开始和结束，目的是使接收端接收的每一位信息都与发送端保持同步 外同步发送端发送数据之前发送同步时钟信号，接收方用同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。 自同步通过特殊编码(如曼彻斯特编码)，这些数据编码信号包含了同步信号，接收方从中提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。,32,字符同步：识别每一个字符的开始和结束，以字符为边界实现字符的同步接收，也称为群同步或异步传输。 每个字符的传输需要： 1位起始位，以逻辑“0”表示； 58个数据位，即要传输的字符内容； 1 位奇偶校验位，用于检错，可不选； 12位停止位，以逻辑“1”表示，用作字符间的间隔。,起始位,数据位,停止位,间隔, 不固定,33,帧同步：识别一个帧数据的起始和结束。 帧(Frame)是数据链路中的传输单位包含数据和控制信息的数据块 面向字符的以同步字符(SYN，16H)来标识一个帧的开始，适用于数据为字符类型的帧 面向比特的以特殊位序列(7EH，即01111110)来标识一个帧的开始，适用于任意数据类型的帧。当信息位中连续出现5个“1”时，发送方自动在其后面插入一个“0”，而接收方做该过程的逆操作。,34,在串行数据通信中，按照信号在信道上的传输方向，可以分为三种通信方式：,单工：数据单向传输（无线电广播） 半双工：数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机） 全双工：数据可以双向同时传输（电话） 或者具有两条物理上独立的传输线路 或者具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输,35,数字数据的传输方式,基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。 例如：以太网 频带传输：数字信号需调制成音频模拟信号后再传送，接收方需要解调。 例如：通过电话模拟信道传输 宽带传输：将信道分为多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号，称为宽带传输。由于数字信号需调制成频带为几十MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，所以宽带传输要求信道具有较大带宽，可以采用多路复用技术实现。例如：闭路电视的信号传输。,36,2.4 多路复用技术,复用：多个信息源共享一个公共信道 为何要复用？提高线路利用率 适用场合：当信道的传输能力大于每个信源的平均传输需求时 类比：公共运输系统（铁路、海运、航空）,37,复用技术：在数据通信系统或计算机网络系统中，传输介质的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求，为了有效利用通信线路，希望一个信道同时传输多路信号。常用的多路复用技术为： 频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing) 时分复用TDM (Time Division Multiplexing) 波分复用WDM (Wave Division Multiplexing) 码分复用CDM (Code Division Multiplexing),频分多路复用,当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，从而在同一介质上实现同时传送多路信号，即将信道的可用频带（带宽）按频率分割多路信号的方法划分为若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个频段，从而形成许多个子信道；在接收端用适当的滤波器将多路信号识别出来，分别进行解调和终端处理，这种技术称为频分多路复用（FDM，Frequency Division Multiplexing）。,FDM系统的原理示意图如图所示，它假设有6个输入源，分别输入6路信号到频分多路器FDM-MUX，多路器将每路信号调制在不同的载波频率上（例如f1，f2，f6）。每路信号以其载波频率为中心，占用一定的带宽，此带宽范围称作一个通道，各通道之间通常用保护频带隔离，以保证各路信号的频带间不发生重叠。,40,时分多路复用,时分多路复用TDM利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号，这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。时分多路复用TDM不仅局限于传输数字信号，模拟信号也可以同时交叉传输。另外，对于模拟信号，时分多路复用TDM和频分多路复用FDM结合起来使用也是可能的。一个传输系统可以频分许多条通道，每条通道再用时分多路复用来细分。,42,2.5 交换技术,什么是交换？ 交换就是按某种方式动态地分配传输线路资源 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该线路又可分配给其它用户。 为什么要采用交换技术？ 节省线路投资，提高线路利用率 实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换、分组交换,43,电路交换 通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通信线路的过程。最普通的电路交换例子是电话系统。 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。称为“面向连接的” 过程：建立连接通信释放连接 优缺点： 建立连接的时间长； 建立连接后，传输延迟小。 无纠错机制； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。,44,报文交换 整个报文(Message)作为一个整体一起发送。 在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 优点： 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。 线路效率较高，因为许多报文可以分时共享一条结点到结点的通道。 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。 缺点： 报文大小不一，造成存储管理复杂。 大报文造成存储转发的延时过长； 出错后整个报文全部重发。,45,分组交换：分组交换兼有报文交换和电路交换的优点，而使两者的缺点最少。分组交换与报文交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于，分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。 将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发。 数据传输前不需要建立一条端到端的通路 有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。 优点： 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组速度快； 转发延时小适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。,46,分组交换有两种方式：数据报和虚电路。,在数据报中，每个数据包被独立地处理，就像在报文交换中每个报文被独立地处理那样，每个结点根据一个路由选择算法，为每个数据包选择一条路径，使它们的目的地相同。,47,在虚电路中，数据在传送以前，发送和接收双方在网络中建立起一条逻辑上的连接，但它并不是像电路交换中那样有一条专用的物理通路，该路径上各个结点都有缓冲装置，服从于这条逻辑线路的安排，也就是按照逻辑连接的方向和接收的次序进行输出排队和转发，这样每个结点就不需要为每个数据包作路径选择判断，就好像收发双方有一条专用信道一样。,48,三种数据交换技术总结如下： （1）电路交换：在数据传送之前需建立一条物理通路，在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。 （2）报文交换：报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式。 （3）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。,49,三种交换方式的事件顺序,50,2.6 差错控制方法,信号在物理信道中传输时，有可能会出现差错。 产生差错的原因： 信号衰减和热噪声 信道的电气特性引起信号幅度、频率、相位的畸变； 信号反射，串扰； 冲击噪声，闪电、大功率电机的启停等。,51,差错控制的基本方法是差错控制编码：数据信息位在向信道发送之前，先按照某种关系附加上一定的冗余位，构成一个码字再发送，接收方收到该码字后，检查信息位和附加冗余位之间的关系，以便检查传输过程中是否有差错发生。 差错控制编码可分为检错码和纠错码。,52,检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，接收端通过这些附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，它不能纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数据为止。 最简单的检错码为奇偶校验，它是一种最基本的检错码，一维奇偶校验码的编码规则是把信息码元先分组，在每组最后加一位校验码元，使该码中1的数目为奇数或偶数。在偶校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符中“1”的个数为偶数；在奇校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符中“1”的个数为奇数，接收端检测该校验位以确定是否有差错发生。奇偶校验并不是一种十分安全可靠的检错方法，如果有偶数个数据位在传输中同时出错，接收端无法检测出差错的数据，所以其检错概率为50%。对于低速传输来说，奇偶校验是一种令人满意的检错法。通常偶校验常用于异步传输或低速传输，而奇校验常用于同步传输。,检错码,53,纠错码,纠错码是指在发送每一组信息时发送足够的附加位，接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动地纠正错误。如果采用这种编码，传输系统中不需反馈信道就可以实现一个对多个用户的通信，但译码器设备比较复杂，且因所选用的纠错码与信道干扰情况有关。某些情况为了纠正差错，要求附加的冗余码较多，这将会降低传输的效率。现在比较常见的纠错编码有海明纠错码等。,54,循环冗余校验 (CRC, Cyclic Redundancy Check)：是目前在计算机网络通信及存储器中应用最广泛的一种检错码方法，它所约定的校验规则是：让校验码能为某一约定代码所除尽；如果除得尽，表明代码正确；如果除不尽，余数将指明出错位所在位置。,55,循环冗余校验码是基于将位串看成是系数为0或1的多项式，一个k位帧可以看成是从xk-1到x0的k次多项式的系数序列，这个多项式的阶数为k-1。高位（最左边）是xk-1项系数，下一位是xk-2的系数，以此类推。例如，110001有6位，表示成多项式是x5+x4+x0。它的6个多项式系数分别是1，1，0，0，0，和1。 多项式的运算法则是模2运算。按照它的运算法则，加法不进位，减法不借位。加法和减法两者都与异或运算相同。 如果采用多项式编码的方法，发送方和接收方必须事先商定一个生成多项式G（x），生成多项式的最高位和最低位必须是1。要计算m位的帧M（x）的校验和。基本思想是：将校验和加在帧的末尾，使这个带校验和的帧的多项式能被G（x）除尽。当接收方收到带有校验和的帧时，用G(x)去除它，如果有余数，则传输出错。,56,计算校验和的算法如下： 设生成多项式G(x)为n阶，在帧的末尾附加n个零，使帧为m +n 位，则相应的多项式是2n M(x)。 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于2n M(x)的位串。 按模2减法从对应于2n M(x)的位串中减去余数，结果就是要传送带校验和的帧，叫多项式T(x)。 下图表示帧1101011011和G(x)=x4+x+1的算法。 T(x)能被G(x)除尽。在任何除法问题中，如果用被除数减去余数，则剩下的部分是肯定能够被除数除尽。例如，如果你用100除以7，余数为2；如果先用100减去2 ，剩下的98就能被7除尽。可以认为这种方法除了是G(x)整数倍数据的多项式差错检测不到外，其他错误均能捕捉到，由此可看出它的检错率是非常高的。 目前，常见的生成多项式G(x)国际标准有以下几种： CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1,57,58,2.7 传输媒体(介质),传输介质是指数据通信系统中发送器和接收器之间的物理路径，它是传输数据的物理基础。 传输介质分为有线和无线两大类。 有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光缆；无线传输介质是指利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路。 现在比较流行的使用方式为：局域网由双绞线连接到桌面，光缆作为通信干线，卫星用于跨国界传输。,59,组建局域网络所用的双绞线是一种由4对线（即8根线）组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。 一般来说，双绞线电缆中的8根线是成对使用的，而且每一对都相互绞合在一起，绞合的目的是为了减少对相邻线的电磁干扰。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。 目前，在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（UTP），它又分：3类、4类、5类、超5类、6类和7类。,双绞线,60,屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP),以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音,双绞线外无任何屏蔽层,常用的双绞线为5类(155Mbit/s)双绞线,61,-螺旋绞合的双导线，1mm -每根4对、25对、1800对 -典型连接距离100m（LAN） -RJ45插座、插头 -优缺点： 成本低 组装密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率） 抗干扰性一般 连接距离短,62,做水晶头(RJ-45)头时，线的排列有两种方法，分别是568B和568A，我们常用 568B方式，排列见下图：,63,64,同轴电缆,同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了。,65,基带同轴电缆 阻抗50，用于数字传输 宽带同轴电缆 阻抗75 ，用于模拟传输，主要用于CATV,经常用于局域网的同轴电缆有二种：一种是专门用在符合IEEE802.3标准以太网环境中阻抗为50的电缆，只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；另一种是用于频分多路复用FDM的模拟信号发送，阻抗为75的电缆，称为宽带同轴电缆。,66,细同轴 D=1.02cm，10Mbit/s 每段185m、4中继、5段（925m） 优缺点： 价格低 安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator） 抗干扰能力较强 可靠性差 粗同轴 D=2.54cm，10Mbit/s 每段500m、4中继、5段（2500m） 优缺点：价格稍高 安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator） 抗干扰能力强 连接距离中等 可靠性好,67,光纤,光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。 光纤上是利用有光脉冲信号表示1，没有光脉冲来表示0。光纤通信系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光端机又分成光发送机和光接收机。而光中继器用来延伸光纤或光缆的长度，防止光信号衰减。光发送机将电信号调制成光信号，利用光发送机内的光源将调制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。光接收机将光信号变换为电信号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方。 光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓“模”是指以一定的角度进入光纤的一束光）。,68,光纤不仅具有通信容量非常大的特点，而且还具有其他的一些特点： 抗电磁干扰性能好； 保密性好，无串音干扰； 信号衰减小，传输距离长； 抗化学腐蚀能力强。 正是由于光纤的数据传输率高（目前已达到1Gb/s），传输距离远（无中继传输距离达几十至上百公里）的特点，所以在计算机网络布线中得到了广泛地应用。目前光缆主要是用于交换机之间、集线器之间的连接，但随着千兆位局域网络应用的不断普及和光纤产品及其设备价格的不断下降，光纤连接到桌面也将成为网络发展的一个趋势。 光纤存在一些缺点：光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高。,69,无线传输主要包括：无线电波、微波、红外线和激光等，各种无线传输对应的电磁波谱范围如下图所示。,无线传输介质,70,在一些电缆光纤难于通过或施工困难的场合，例如，高山、湖泊或岛屿等，即使在城市中挖开马路敷设电缆有时也很不划算，特别是通信距离很远，对通信安全性要求不高，敷设电缆或光纤既昂贵又费时，若利用无线电波等无线传输介质在自由空间传播，就会有较大的机动灵活性，可以轻松实现多种通信，抗自然灾害能力和可靠性也较高。,无线电短波通信,71,无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，其频率范围为300MHz300GHz。微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。 微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样经电离层反射传播到地面上其他很远的地方，由于地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制且与天线的高度有关，一般只有50km左右，长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站，类似于“接力”，如果中继站采用100m高的天线塔，则接力距离可增大到100 km。,地面微波接力通信,72,微波地面中继通信,地球表面,73,卫星通信实际上也是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间