《传输介质》课件.ppt

第2章传输介质 2 1简介 计算机网络传输媒体 有线双绞线 同轴电缆 光纤等无线无线电波 微波或红外线 2 2双绞线 双绞线是由一对或多对绝缘铜导线组成 为了减少信号传输中串扰及电磁干扰 EMI 影响的程度 通常将这些线按一定的密度互相缠绕在一起 双绞线是模拟和数字数据通信最普通的传输媒体 它的主要应用范围是电话系统中的模拟话音传输 最适合于较短距离的信息传输 当超过几千米时信号因衰减可能会产生畸变 这时就要使用中继器 Repeater 来放大信号和再生波形 双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的 并且安装简单 所以得到广泛的使用 在局域网中一般也采用双绞线作为传输媒体 双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP UnshieldedTwistedPair 和屏蔽双绞线STP ShieldedTwistedPair 双绞线的分类 双绞线既可以用于音频传输 也可以用于数据传输 按双绞线的性能 目前广泛应用的有五个不同的等级 级别越高性能越好 由于UTP的成本低于STP 所以使用的更广泛 UTP可以分为六类 l类UTP 主要用于电话连接 通常不用于数据传输 2类UTP 通常用在程控交换机和告警系统 ISDN和T1 E1数据传输也可以采用2类电缆 2类线的最高带宽为1MHz 3类UTP 又称为声音级电缆 是一类广泛安装的双绞线 3类UTP的阻抗为100欧姆 最高带宽为16MHz 适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装 也能运行16Mbps的令牌环网 4类UTP 最大带宽为20MHz 其它特性与3类UTP完全一样 能更稳定的运行16Mbps令牌环网 5类UTP 又称为数据级电缆 质量最好 它的带宽为100MHz 能够运行100Mbps以太网和FDDI 5类UTP的阻抗为100欧姆 5类UTP目前已被广泛的应用 超5类UTP 借助特殊的是被支持能达到1000Mbps6类UTP 是一种新型的电缆 最大带宽可以达到1000MHz 适用于低成本的高速以太网的骨干线路 2 3同轴电缆 同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成 即内导体 铜芯导线 和外导体 屏蔽层 外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射 两导体之间用绝缘材料隔离 同轴电缆具有较高的带宽和极好的抗干扰特性 同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量 按射频级测量单位 RG 来度量 RG越高 铜芯导线越细 RG越低 铜芯导线越粗 同轴电缆分类 常用同轴电缆的型号和应用如下 阻抗为50欧姆的粗缆RG 8或RG 11 用于粗缆以太网 阻抗为50欧姆的细缆RG 58A U或C U 用于细缆以太网 阻抗为75欧姆的电缆RG 59 用于有线电视CATV 2 4光纤 光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的 直径很细 能传导光信号的媒体 光纤由一束玻璃芯组成 它的外面包了一层折射率较低的反光材料 称为覆层 由于覆层的作用 在玻璃芯中传输的光信号几乎不会从覆层中折射出去 这样当光束进入光纤中的芯线后 可以减少光通过光缆时的损耗 并且在芯线边缘产生全反射 使光束曲折前进 光纤的特点 光缆中的光源可以是发光二极管LED或注入式激光二极管ILD 当光通过这些器件时发出光脉冲 光脉冲通过玻璃芯从而传递信息 在光缆的两端都要有一个装置来完成光信号和电信号的转换 光缆的优点是信号的损耗小 频带宽 传输率高 从l00Mbps到l000Mbps 甚至更高 且不受外界电磁干扰 另外 由于它本身没有电磁辐射 所以它传输的信号不易被窃听 保密性能好 但是它的成本高并且连接技术比较复杂 光缆主要用于长距离的数据传输和网络的主干线 多模光纤和单模光纤 根据使用的光源和传输模式 光纤可分为多模光纤和单模光纤 多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源 定向性较差 当光纤芯线的直径比光波波长大很多时 由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不同 这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播 多模光纤的传输距离一般在2km以内 单模光纤采用注人式激光二极管作为光源 激光的定向性强 单模光纤的芯线直径一般为几个光波的波长 当激光束进人玻璃芯中的角度差别很小时 能以单一的模式无反射地沿轴向传播 光纤的规格 光纤的规格通常用玻璃芯与覆层的直径比值来表示 其中8 3 125的光纤只用于单模光纤 单模光纤的传输率较高 但比多模光纤更难制造 价格更高 2 5无线传输 根据距离的远近和对通信速率的要求 可以选用不同的有线介质 但是 若通信线路要通过一些高山 岛屿或河流时 铺设线路就非常困难 而且成本非常高 这时候就可以考虑使用无线电波在自由空间的传播实现多种通信 无线电微波通信在数据通信中占有重要地位 微波的频率范围为300MHz 300GHz 但主要是使用2 40GHz的频率范围 微波在空间主要是直线传播 由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间 因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方 微波通信有两种主要的方式 即地面微波接力通信和卫星通信 地面微波接力 在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用 通过地球表面的大气传播 易受到建筑物或天气的影响 两个地面站之间传送 距离为50 100km 微波接力的特点 微波波段频率很高 其频段范围也很宽 因此其通信信道的容量很大 微波通信受外界干扰比较小 传输质量较高 与相同容量和长度的电缆载波通信比较 微波接力通信建设投资少 见效快 微波接力通信也存在如下的一些缺点 相邻站之间必须直视 不能有障碍物 视距通信 有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线 因而造成失真 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响 与电缆通信系统比较 微波通信的隐蔽性和保密性较差 对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力 卫星通信 C波段4 6GHz上行5 925 6 425GHz下行3 7 4 2GHzKU波段11 14GHz上行14 14 5GHz下行11 7 12 2GHz 优点 通信距离远 在电波覆盖范围内 任何一处都可以通信 且通信费用与通信距离无关 受陆地灾害影响小 可靠性高 易于实现广播通信和多址通信 缺点 通信费用高 延时较大 10GHZ以上雨衰较大 易受太阳噪声的干扰 红外线和毫米波 红外线和毫米波应用 在短距离内连接两个通信设备 缺点 不能穿透雨和浓雾 易受天气影响 特点 用于短距离通信 如电视 录象机等的遥控 缺点 不能穿透固体 常用传输媒体的比较 通信接口及设备 广泛使用的通信设备接口标准有 EIARS 232C EIARS 499 ITU T建议的X 21等标准 RS RecommendedStandard 表示推荐标准 232 499等为标识号码 而后缀 如RS 232C中的C 表示该推荐标准被修改过的次数 ITU T也有一些相应的标准 与EIARS 232C兼容的ITU TV 24建议 与EIARS 422兼容的ITU TV 10等 EIARS 232C接口 在串行通信中 EIARS 232C是应用最为广泛的标准 EIA在1969年公布的数据通信标准 其后为了改进RS 232C的局限性 提供更高的传输距离和数据速率 增加了新的功能 如环路测试功能 在1977年颁布了RS 499 由于RS 499标准太复杂 EIA于1987年颁布了与RS 232C兼容的改进版RS 232D 发送和接收数据的计算机或终端系统 称为数据终端设备 DTE 如计算机 用来实现信息的收集 处理和变换的设备称为数据通信设备 DCE 如调制解调器 RS 232C接口的特性 RS 232C使用9针或25针的D型连接器DB 9或DB 25 目前 绝大多数计算机使用的是9针的D型连接器 RS 232D规定使用25针的D型连接器 RS 232C采用的信号电平 5 15V代表逻辑 1 5 15V代表逻辑 0 在传输距离不大于15米时 最大速率为19 2kbps RS232接口DB 9和DB 25的对应关系 RS 232接口的应用 异步应用两个DTE 计算机 设备通过电话线进行异步通信 并使用调制解调器作为数据通信设备 同步应用两个DTE设备通过RS 232C进行同步通信 使用