传输介质论文

1、北京理工大学现代远程教育学院毕业设计(论文)摘 要传输介质是网络中连接各个通信处理设备的物理媒体，是构成信道的主要部分，是网络通信的物质基础之深入的了解网络传输介质的构成，对于我们以后工作是很必要的。在单独一种服务希望能被共享之前，计算机必须要有一条通路与其它计算机进行联系。目前计算机都采用电流、无线电 波、微波或者是采用电磁频谱中的光谱能量来传递信号，传输这些能量的通路就是计算机网络的第二个基本元素传输介质。在建立一个网络之前，首要的问题就 是确定最合适的传输介质。传输介质可分为有线和无线两种。有线仅是利用电缆或光缆来充当传输导体，而无线则不必。每一种传输介质的容量都以频带宽度来定义，我们常

2、常简称为带宽，它用Hz来定义频率范围。对带宽的测量是相对的，因为介质的容量随着传输距离以及采用的信号编码技术的不同而变化。本文让我们对传输介质进行详细了解一下。北京理工大学继续教育学院计算机信息管理专业 (论文)目 录前 言I1. 铜介质11.1 双绞线11.1.1 屏蔽双绞线11.1.2 非屏蔽双绞线11.2 同轴电缆21.2.1 细同轴电缆21.2.2 粗同轴电缆21.2.3 同轴电缆特点22. 光介质32.1 光缆结构32.2 光纤分类32.3 光纤传输33. 无线介质43.1无线电频率电波43.1.1 低功率43.2.1 高功率53.2.1 扩展频谱53.2 无线电频率电波53.2.1

3、 地面微波53.2.2 卫星微波63.3 红外系统63.3.1 点到点红外系统.63.3.2 广播式红外系统.64. 结 论.87前 言随着计算机应用的普及,特别是20世纪90年代以后网络时代的到来,在现代化大楼中计算机网络必将与电话一样,日益成为一个不可或缺的系统。因此将计算机 网络布线系统与电话布线系统结合考虑,组成一个统一的综合布线网络,必能更加方便用户,降低用户的总投资,也使得计算机网络系统本身更加易于管理,更加灵 活、可靠。在多媒体、音视频技术被广泛应用的今天,用户对于网络要求越来越高,传输的数据量也变的越来越大。网络用于数据的传输,其数据传输必须依赖于某种介质来进行。在这种环境下,

4、作为数据传输的承载体-传输介质变的更加重要,在计算机网络布线中,可以分为有线介质和无线介质两种,而有线介质是计算机网 络最主要的传输介质,通常又被分为铜介质(双绞线和同轴电缆)和光介质两种,无线介质作为有线介质的有效补充,被广泛的应用于不适合布线的网络当中。本文 主要介绍各种常见传输介质,以及各自的特点。1. 铜介质铜是做信号线统的良好材料。几乎绝大部分的线缆都是以铜为原料来制造的原因在于铜有几个很重要的特性，如以下方面： 导电性：铜是良好的导体，对电流的导电能力很强，同时，铜也是热的良导体。 抗腐蚀性：铜的氧化较之其他金属要慢得多，因此铜不易生锈、不易被腐蚀。 韧性：钢可以被拉得又细又长而不

5、被折断，良好的韧性也是做线缆的决定性因素。 可塑件：铜的可塑性很强，在冷热状态下部可以被塑造。1.1 双绞线双绞线是计算机网络巾最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的2226号绝缘铜导线相互缠绕而成。把两根绝缘的铜导线技一定密度互相绞在 一起可降低信号干扰的程度，每一组导线在传输中辐射的电波会相互抵消，以此降低电波对外界的干扰。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电 缆。在双绞线电缆内，不同线对有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38114cm内并按逆时针方向扭纹，相邻线对的钮绞长度在127cm以上。 与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面

6、均受到一定限制，但价格较为低廉。目前，双续线可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。1.1.1 屏蔽双绞线屏蔽双绞线是由8根不同颜色的线缆分成4对绞合在一起，并与RJ45水晶头连接组成的。屏蔽双续线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏 蔽层。屏蔽层可减少辐射，防止信息被窃听也可阻止外部电磁干扰的进入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双纹线具有更高的传输速率。1.1.2 VOD视频点播技术视频点播技术的出现，是视频信息技术领域的一场革命，其巨大的潜在市场，使世界主要发达国家都投入了大量的资金，加速开发和完善这一系统。1.1.2 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线，非屏蔽双纱线纳闷线组成利屏蔽双续线基伞一样，只是没合了

7、金居尼屏故。非屏蔽双绞线直径小。不须接地，因而易于安装。由于其直径小所以在给定的空间内其安装数量较之其他种类的铜制制线缆要多得多。 非屏蔽双绞线是最便宜的一种网络介质与其他铜制线缆一杆，支付各种数据传输速率。但非屏蔽双绞线也合一些缺点，比如相比其他网络介质。非屏蔽双绞线对电子噪声和干扰更为敏感，最大传输距离小于同轴电缆和光纤电缆。1.2 同轴电缆同轴电缆是局域网中最常见的传输介质之一。它是由相互绝缘的同轴心导体构成的电缆：内导体为铜线，外导体为铜管或铜网。圆筒式的外导体套在内导体外面， 两个导体间用绝缘材料互相隔离，外层导体和中心铂芯线的圆心在同一个轴心上，同轴电缆因此而得名。同轴电缆之所以设

8、计成这样，是为了将电磁场封闭在内外导 体之间，减少辐射损耗，防止外界电磁波干扰信号的传输。常用于传送多路电话和电视。 同轴电缆的组成。同轴电缆主要由四部分组成，包括有铜导 线、塑料绝缘层、编织饲屏蔽层、外套。同轴电缆以一根硬的铜线为中心，中心铜线又用一层柔韧的塑料绝缘体包裹测抖绝缘体外面又有一居铜编织物或分届箔片 包裹着，这层顿纺织物或金属箔片相当十同韧电缆的第二根导线、最外面的是电缆的外套。同韧电缆用的接头叫做间制电缆接插头。 同轴电缆的分类。同轴电缆按直径大小可分为：细同轴电缆和粗同轴电缆1.2.1 细同轴电缆细同轴电缆的直径为o35m最大传输距离为185m。使用时与50终端电阻BNC接头

9、与网卡相连线材价格和连接头成本都比较便宜，而且不须要购置集线器等设备十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。细同轴电缆的阻抗是50。1.2.2 粗同轴电缆粗同轴电缆的直径为127m、最人传输距离可达到100m。由于直径相当粗因此它的弹件较差，不适合架设在室内狭窄的环境内。粗 同轴电缆连接头的制作方式相对细同轴电缆要复杂许多，并不能直接与计算机连接，它需要通过一个转接器转成AUI接头然后再接到计算机上。由于粗同轴电缆 的强度较强最大传输距离也比细同轴电缆长，因此粗同轴电缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接若干个由细同轴电缆所结成的网络。粗同轴电缆的阻抗 是75。 1.2.3 同轴电缆特

10、点同轴电缆曾经广泛应用于局域网，它的主要优点如下与双绞线相比。它在长距离数据传输时所需要的中继器更少。它比非屏蔽双纸线较贵但比光缆便宜。然而同轴电缆要求外导体层妥善接地这加大了安装难度。正因为如此虽然它有独特的优点，现在也不再被广泛应用于以太网。2. 光介质目前，计算机网络中应用到的光介质是光纤。光纤是光导纤维的简写是一种利用光在玻璃或塑料制造的纤维中的全反射原理制成的光传导工具2.1 光缆结构光纤一般都是使用石英玻璃制成，横截面积非常小，利用内部全反射原理来传导光束。光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为“光缆”。 光缆(optical fiber cable)由光导纤维纤

11、芯（光纤核心）、玻璃网层（内部敷层）和坚强的外壳组成（外部保护层）。2.2 光纤分类目前有两种光纤：单模光纤和多模光纤(模即Mode，这里指入射角)。单模光纤的纤芯直径很小，约为810m，在给定的工作波长上只能以单一模式传 输，传输频带宽，传输容量大，距离远，一般由激光作光源,多用于远程通信。多模光纤是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤，一般由二极管发 光,多用于网络布线系统。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。 2.3 光纤传输光纤的数据传输：由光发送机产生光束，将 电信号转变为光信号，再把光信号导入光纤，在光纤的另一端由光接收机接收光纤上传输来的光信号，并将它转变成电信号，

12、经解码后再处理。光纤的传输距离远、 传输速度快，是局域网中传输介质的姣姣者。不过光纤的安装和连接需由专业技术人员完成。 光纤中传输的是光束，由于光束不受外界电磁干扰与影 响，而且本身也不向外辐射信号，加上提供极宽的频带且功率损耗小，所以光纤具有传输距离长（多模光纤有2公里以上，单模光纤则有上百公里，如我们熟知的海 底通讯光缆）、传输率高（可达数千Mbps）、保密性强（不会受到电子监听）等优点，适用于高速局域网，远距离的信息传输以及主干网连接。但同时光纤传输 也存在一些缺点：机械强度低，切断和连接中的技术要求较高，分路、耦合麻烦，成本高等。目前正在研制超高速光纤通信系统，除2.4Gbps系统已投

13、入商用外，5Gbps、10 Gbps、20Gbps的系统正处于研制阶段。超高速系统中最主要的问题是速度受到光纤和电子器件速率的限制，因而需要研究解决高速调制的方法和器件。由于光纤采用的是光谱技术，它没有泄漏信号的现象，也不受电磁波和高频失真的影响。这些特点使它更适合有危险的、高压的或者泄漏信号、干扰信号很强的环境。3. 无线介质无线传输是采用无线频段、红外线、激光等进行传输。无线传输不受固定位置的限制，可以全方位实现三维立体通信和移动通信。 无线介质不使用电或光导体进行电磁信号的传递工作。从理论上讲，地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理数据通路。由于各种各样的电磁波都可用来携载信号，所以电

14、磁波就被认为是一种介质。3.1 无线电频率电波电磁波频谱10KHz至1GHz之间为无线电频率，它包含的广播频道被称为：短波无线频带;甚高频(VHF)电视及调频无线电频带;超高频(UHF)无线电及电视频带。无线电频率按管制带宽和非管制带宽划分：管制带宽的用户必须从无线电管理部门得到许可证才能使用。对无线电管理部门(如美国的FCC、加拿大的CDC等)有权管理的频率区域，用户一旦得到使用许可，即可保证能在这一特定区域内得到良好的传输效果。在美国，FCC将902MHz至928MHz，2.4GHz、5.72GHz至5.82GHz分给无照者使用。国际上一般不对2.4GHz进行 管制，这些不受管制的频率，由

15、于没有限制而被充分利用。对非管制的频率竞争情况迅速增长，目前对900MHz使用的最多，而2.4GHz的发展最快。无线电波可以通过各种传输天线产生全方位广播或有向发射。典型的天线包括方向塔、缠绕天线、半波偶极天线以及杆型天线。天线的发射器决定了频率和无线信号的功率。发送和接收站使用适合系统要求的频率范围，全球系统使用短波，当地视频系统内使用VHF进行传播信号。3.1.1低功率低功率、单频率无线电仅适用于短距离、开放式环境中。尽管低频相对长的波长可在大多数材料上通过，但是低功率的特性限制了这种系统只能在短距 离或者是无障碍的通路上传输。低功率、低频不能保持高的传输率，它的标准传输率是1Mbps.单

16、频系统可以提供与铜线相近的传输率，然而它的衰减率较大， 抗电磁干扰的能力也非常小，因而它一般的有效距离仅为几十米。3.1.2大功率大功率、单频率无线电也可以在整个无线电频率范围使用，同小功率、单频率无线电的差别是主要用于长距离户外环境。大功率决定了信号通路的灵活性，目前它已成为理想的移动式传输手段。它的传输率可达10Mbps，但所需费用是相当昂贵的。3.1.3扩展频谱 扩展频谱无线电的传播，同样依赖于频率，但它是同时采用多种频率的方式。目前AT&T公司的WaveLAN和Windata FreePort的无线网络均采用此技术。* 在媒介的有效带宽中，可以有多少个二进制数据(0或1)能被可靠地传输

17、传输率;* 在传输过程中，能量被削弱的趋势或失真的程度衰减;3.2 微波微波数据通信系统主要分为地面系统与卫星系统两种。尽管它们使用同样的频率，又非常相似，但能力上有较大的差别。3.2.1 地面微波地面微波，一般采用定向抛物面天线，这要求发送与接收方之间的通路没有大障碍或视线能及。地面微波信号一般在低GHz频率范围。由于微波连接 不需要什么电缆，所以它比起基于电缆方式的连接，较适合跨跃荒凉或难以通过的地段。一般它经常用于连接两个分开的建筑物或在建筑群中构成一个完整网络。地面微波系统的频率一般为4-6GHz或21-23GHz.对于几百米的短距离系统较为便宜，甚至采用小型天线进行高频传输即可，超过

18、几公里的系统价格则要相对贵一些。微波数据系统无论大小，它的安装都比较困难，需要良好的定位，并要申请许可证。传输率一般取决于频率，小的1-10Mbps.衰减程度随信号频 率和天线尺寸而变化。对于高频系统，长距离会因雨天或雾天而增大衰减;近距离对天气的变化不会有什么影响。无论近距离、远距离，微波对外界干扰都非常灵敏。3.2.2 卫星微波卫星微波，是利用地面上的定向抛物天线，将视线指向地球同频卫星。卫星微波传输跨越陆地或海洋。所需要的时间与费用，与只传输几公里没有什么差别。由于信号传输的距离相当远，所以会有一段传播延迟。这段传播延迟时间小为500毫秒，大至数秒。卫星微波也常使用低GHz频率，一般在11GHz-14GHz之间，它的设备费用相当昂贵，但是对于超长距离通信时，它的安装费用则会比电缆安 装要低。由于涉及卫星这样现代空间技术，它的安装要复杂得多。地球站的安装要简单一些。对于单频数据传输来讲，传输速率一般小于1MHz-10MHz.同 地面微波一样，高频微波会由于雨天或大雾，使衰减增加较大，抗电磁干扰性也较差。3.3 红外系统还有一种无线传输介质是建立在红外线基础之上的。红外系统采用光发射二极管(LED)、激光二极管(ILD)来进行站与站之间的数据交换。