2011年軟件水平考試網絡工程師全面復習資料（8）
三. 通信網絡常用傳輸介質的構成和特性
傳輸媒體是通信網絡中發送方和接收方之間的物理通路,計算機網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絡數據通信質量有很大影響,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、調制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內容。
(3)連通性。采用點到點連接還是多點連接。
(4)地理范圍。網上各點間的***距離。
(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數據傳輸影響的能力。
(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,也可用于數字信號的傳輸。
(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質的,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,也可以用于傳輸數字信號。雙絞線上也可直接傳送數字信號,使用T1線路的總數據傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數據傳輸率也是可能的,但與距離有關。雙絞線也可用于局域網,如10BASE一T和100BASE-T總線,可分別提供10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率。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,5類雙絞線通常用于100BASE-T總線局域網。
(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公里或更大范圍內提供數據傳輸。局域網的雙絞線主要用于一個建筑物內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工作。
(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用于數字傳輸,并使用曼徹斯特編碼,數據傳輸速率***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,在大系統中還可以用轉接器將各段連接起來;寬帶750電纜可以支持數千臺設備,但在高數據傳輸率下(50Mbp@)使用寬帶電纜時,設備數目限制在20~30臺。
(4)地理范圍。傳輸距離取決于傳輸的信號形式和傳輸的速率,典型基帶電纜的***距離限制在幾公里,在同樣數據速率條件下,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,在發送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。
(1)物理特性。在計算機網絡中均采用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為三種:0.85IAIn波長區(0.8~0.91im)、1.3lim波長區(1.25~1.351Am)和1.551im波長區(1.53~1.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區為多模光纖通信方式,1.5§IAm波長區為單模光纖通信方式,1.31im波長區有多模和單模兩種方式。
(2)傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數高于包層媒體折射指數的透明媒體中進行。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。光纖的數據傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發展,會出現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已經建成,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,適宜在長距離內保持高數據傳輸率,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、數據傳輸率高、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)是一種新的數據傳輸系統。
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,以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯網的需要,促進了數字化元線移動通信的發展,現在已開始出現無線局域網產品。
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,用來傳輸數字數據,速率可達數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送方和接收方之間有一條視線(Lineof Sight)通路,故它們統稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸的信號分別轉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的局域網特別有用。這三種技術對環境氣候較為敏感,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。
衛星通信是微波通信中的特殊形式,衛星通信利用地球同步衛星做中繼來轉發微波信號。衛星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由于衛星信道頻帶寬,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星發送(稱為上行信道),有些用于由衛星向地面轉發(稱為下行信道)。衛星通信的優點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對于數萬公里高度的衛星來說,以200m/μs或5μs/Km的信號傳播速度來計算,從發送站通過衛星轉發到接收站的傳播延遲時間約要花數百毫秒(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。對于單個建筑物內的低通信容量局域網來說,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,對于大多數的局域網來說,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,在國際和國內長話傳輸中的地位日益提高,并已廣泛用于高速數據通信網。隨著光纖通信技術的發展和成本的降低,光纖作為局域網的傳輸媒體也得到了普遍采用,光纖分布數據接口FDDI就是一例。
目前,便攜式計算機已經有了很大的發展和普及,由于可隨身攜帶,對可移動的無線網的需求將日益增加0元線數字網類似于蜂窩電話網,人們隨時隨地可將計算機接入網絡,發送和接收數據。移動無線數字網的發展前景將是十分美好的。
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