传输媒介与阻抗

1、传输媒介与阻抗第1页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一大綱3.1網路傳輸媒介3.2連接器3.3網路傳輸設備2第2页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一網路傳輸媒介傳輸媒體 (Transmission Media)分為兩類有線傳輸 (Wired)藉由電纜線、光纖等進行傳輸依材質、純度、潔淨度不同各有奇特性與種類期望以最低成本，降低其傳輸衰減(Attenuation)率一般網路傳輸以有線纜線為傳輸的主要媒介無線傳輸 (Wireless)運用廣闊的天際來傳輸空間限制或移動性(Mobility)的因素考量3第3页，共41页，2022年，5月20日，15点54分

2、，星期一有線網路傳輸雙絞線 Twisted Pair同軸電纜線 Coaxial Cable光纖纜線 Optical Fiber4第4页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一雙絞線 Twisted Pair最常見的一種傳輸線材為何要相互絞在一起電的傳輸存在著電生磁與磁生電互絞在抵消兩條線上產生的電磁干擾 (EMI)互絞的程度越高，電磁互抵的功效就越高常見的雙絞線分為兩類無遮蔽雙絞線UTP (Unshielded Twisted Pair)遮蔽雙絞線STP (Shielded Twisted Pair)5第5页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一雙絞線的組成C

3、onductor WireDielectricFoil Shield (STP only)Braid Shield (STP only)Jacket6第6页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一雙絞線抑制雜訊原理7第7页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一特性阻抗不是以一般三用電表所量測的電阻值代表傳輸線上快速訊號傳輸時訊號流的平均阻抗阻抗值不是一般使用者可以輕易量測得到使用者可以依據纜線外觀、標示及分級作判斷UTP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為100歐姆STP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為150歐姆8第8页，共41页，2022年，5月20日，

4、15点54分，星期一UTP雙絞線的分類類別互絞程度傳輸速率用途第一類Category I未絞線1 2 Mbps基本語音通訊第二類Category II4 Mbps4Mbps記號環網路第三類Category III每英吋絞三次16 Mbps10BaseT16Mbps記號環網路第四類Category IV20 Mbps100BaseT416Mbps記號環網路第五類Category V每英吋絞四次100 Mbps100BaseT100 CDDI 網路第五類增強型Category V Enh.200 300 MbpsATM 網路 (OC-3)第六類Category VI350 600 MbpsGiga

5、bit Ethernet9第9页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一同軸電纜Used for Cable TVAlmost obsolete as a LAN mediaTypes:10Base210Base510第10页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一同軸電纜的組成中心導線外皮絕緣體網狀導體外皮11第11页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一RG-11同軸電纜外皮一般披覆黃色或橘色塑膠皮由內而外共有七層包裝訊號單芯導線、塑膠絕緣體、金屬箔片、內導體網層、油紙、外導體網層、外皮中心訊號單芯導線直徑0.4英吋特性阻抗50常用在10B

6、ase5類型的乙太網路架構中一般又稱之為粗纜線 Thick Cable12第12页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一RG-62、RG-58同軸電纜RG-62比RG-58線材略粗線材中心導線為單股導線直徑0.25英吋特性阻抗為93 Token Bus網路架構之ARCnet的傳輸線RG-58一般最常見的網路同軸電纜線材直徑0.18英吋特性阻抗為50 常用在10Base2類型乙太網路架構中線材中心導線為多芯線 (Stranded Wire)一般又稱之為細纜線 Thin Cable13第13页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一RG-59同軸電纜一般家庭有線電

7、視常用的傳輸線由內到外共四個層次所組成訊號導體、絕緣體、導體網層及外皮中心導線為單股線特性阻抗為7514第14页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一光纖纜線重量輕、體積小、使用年限更久沒有輻射、無電磁干擾、低衰減傳輸頻寬大、不受雷擊損壞竊取訊號安全性高Optical fibersTubeStrain relief(e.g., Kevlar)InnerjacketSheathOuterjacket15第15页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一光纖纜線分類與組成光纖纜線的分類步級式多模光纖 Step-Index Multimode Fiber漸級式多模光纖

8、 Graded-Index Multimode Fiber單模光纖 Single Mode Fiber光纖的組成光纖 Core外圍材質 Cladding保護層 Protective Sheath16第16页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一光纖訊號傳送角度範圍Acceptance / Emission ConeNA= sin = n2core - n2claddingNumerical Aperture (NA)17第17页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一步級式多模光纖Most common designs: 100/140 or 200/280

9、mPlastic optical fiber (POF):0.1 - 3 mm , core 80 to 99%RefractiveIndex (n)Diameter (r)CladdingPrimary coating(e.g., soft plastic) Core1.4801.460SiO2 Glass140 m100 m18第18页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一步級式多模光纖訊號傳送Pulse broadening due to multi-path transmission. Bitrate x Distance product is severely li

10、mited!100/140 m Silica Fiber: 20 Mb/s km 0.8/1.0 mm Plastic Optical Fiber: 5 Mb/s km19第19页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一漸級式多模光纖Doping profile designed to minimize “race” conditions(“outer” modes travel faster due to lower refractive index!) Most common designs: 62.5/125 or 50/125 m, NA 0.2Bitrate x Di

11、stance product: 1 Gb/s kmnr1.4751.46020第20页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一單模光纖Step-Index type with very small coreMost common design: 9/125 m or 10/125 m, NA 0.1Bitrate x Distance product: up to 1000 Gb/s km(limited by CD and PMD - see next slides)nr1.4651.46021第21页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一無線電傳輸一般而言

12、無線電傳送分為地波 Ground Wave天波 Sky Wave直線傳送 Line-Of-Sight; LOS22第22页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一地波極低頻與低頻訊號 3KHz 3MHz無線電波不受大小低於其波長的障礙物干擾極低頻與低頻訊號波長甚長，沿著地表行進可以保持較低的地面吸收率頻率夠低、波長夠長且功率夠大情況下，地波的傳輸大約可傳送150公里航海通訊與AM廣播23第23页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一天波中頻與高頻訊號 3MHz 30MHz以地波傳輸的話，衰減量大藉由大氣的電離層(Ionosphere)與地面間的來回反射，形成傳

13、送的導波通道行進距離在高功率的傳送下，150公里 400公里的範圍24第24页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一直線傳送超過30MHz以上的電磁波以直線行進方式傳輸，傳輸距離相當遠無線電視台、大哥大基地台、衛星通訊、外太空通訊等都是直線行進傳輸因為訊號以直線傳送，基地台必須架設在至高點或架設高塔25第25页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一連接器傳輸媒介僅是提供訊號藉以傳輸的通道處理工作需要網路設備的配合傳輸媒體與設備間的連接介面(Interface)連接器(Connector)或天線(Antenna)26第26页，共41页，2022年，5月20日，

14、15点54分，星期一RJ-45與RJ-11連接頭RJ-45有八個接點 (Contact)各接點表面都鍍了50毫米(m)的薄金增強金屬傳導與防銹蝕的能力網路使用的接頭RJ-11有四個接點 (2P、4P或6P)比RJ-45略小電話使用的接頭1827第27页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一RJ-58連接器中心有一探針與同軸電纜線之中心導線連接作訊號傳導探針上同樣鍍了薄金終端電阻器(Terminator)電阻值與RG-58纜線特性阻抗相同(50)作纜線接地與阻抗匹配工作I接頭(或稱之為一接頭)用以作同軸點纜線串接延長T接頭用以作RG-58纜線真正與電腦網路卡上的BNC接頭相連的

15、連接器28第28页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一常見的光纖接頭29第29页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一網路傳輸設備數據機網路卡中繼器 (Repeater)集線器 (HUB)橋接器 (Bridge)交換器 (Switch)路徑器或路由器 (Router)閘通器 (Gateway)HUBBridgeSwitchRouter30第30页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一數據機MODEM: MOdulation + DEModulation撥接(Dialup)、遠端連線常用的設備介面傳統數據機、ISDN數據機、ADSL數據機、

16、纜線數據機等31第31页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一網路卡電腦與纜線間通訊傳輸的橋樑NIC: Network Interface Card不同的網路設備有不同的網路卡乙太網路卡、高速乙太網路卡、記號環網路卡、FDDI網路卡、ATM網路卡、無線網路卡等不同產品越普遍的產品價格越便宜32第32页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一NIC33第33页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一中繼器 Repeater訊號經過一段距離傳輸之後會有衰減遠距離傳送、一段距離後必須靠中繼器將訊號重新整理後，在傳送出去乙太網路的543定律最多五段的同

17、軸乙太網路利用四部中繼器相連接，其中僅有三段網路線可以連接點腦主機34第34页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一集線器 HUB接進實驗室或辦公室的固接網路線路一般數量有限運用集線器可擴充連接點數量有直接接在主機板插槽、介面卡形式的簡易型集線器架構進入集線器的訊號都重新整理過後再傳送出去，所以集線器都具備中繼器的功能集線器事實上是多Port的中繼器不同的網路架構、 HUB名稱各異乙太網路下稱為HUB記號環網路下稱為MAU (Media Access Unit)FDDI網路下稱為Concentrator35第35页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一Rep

18、eaterThe Cloud36第36页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一橋接器 Bridge將大區塊的廣播網路系統區隔成兩個較小的區塊，以降低這個忙碌網路間訊號碰撞的機率相同區塊電腦間訊號部會穿過橋接器，進而影響到另一區塊的傳輸效能只有不同區塊間的傳輸才需經由橋接器作傳送橋接器都具備中繼器與集線器的功能相同網路架構的兩個區塊可藉由橋接器達到擴大網路範圍的目標37第37页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一交換器 Switch交換器與傳統集線器使用方式非常相似，唯內部採用交換式線路可以改善網路傳輸負荷。提供更快速的訊息交換，更短的傳輸延遲。Cut-throughStore-and-forward新式的交換式集線器已經慢慢有簡單的路由器功能，甚至到達Transport Layer功能了。Layer 2 Switch (Switching HUB)Layer 3 Switch (Routing Switch)Layer 4 SwitchLayer 7 Switch38第38页，共41页，2022年，5月20日，15点54分，星期一SwitchesEach segment has its own collision domainBroadcasts are forwarded to all