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2.2 数据传输介质

 紫5551光8189GE 2023-11-28 发布于山东


                 2.1.1信息、数据、信号和信道
    传输介质也称为传输媒体或传输媒介。一般的来说,传输介质可分为两大类,导向传输媒体(也叫有线介质)和非导向传输媒体(也叫无线介质)。在导向传输媒体中,电磁波被导向沿着固体媒体(铜线或光纤)传播,而非导向传输媒体就是指自由空间,在非导向传输媒体中电磁波的传输通常称为无线传输。常见的有线介质如双绞线,同轴电缆和光纤。常用的无线介质如无线电波,微波,红外线等。
                   2.2.1 双绞线
    一根双绞线电缆有多个绞在一起的线对(如8条线组成4个线对)。双绞线既能传输模拟信号,又能传输数字信号。双绞线比较适合于短距离的信号传输。
    双绞线可以分为非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)和屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)。由于在实际应用中,非屏蔽双绞线使用率最高,一般来说如果没有特殊需要,在应用中所指的双绞线都是指UTP,它主要有6种,其带宽和应用描述如下表所示。 

    双绞线连接网络适配器(网卡),需要在双绞线两端端接水晶头。双绞线的水晶头制作时的线序需遵循EIA/TIA 568国际综合布线标准(EIA:美国电子工业协会、TIA:美国电信工业协会)。EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A与568B。
                    2.2.2 同轴电缆
    同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单股的)以及保护塑料外层所组成。由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有很好的抗干扰特性,被广泛用于传输较高速率的数据。

    在局域网发展的初期曾广泛地使用同轴电缆作为传输媒体。但随着技术的进步,在局域网领域基本上都是采用双绞线作为传输媒体。目前同轴电缆主要用在有线电视网上网居民小区中。同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1 GHz。
    按直径的不同,可以分为粗同轴电缆和细同轴电缆两种,粗同轴电缆传输距离长、性能好、成本高、网络安装和维护困难,一般用于大型局域网的干线,连接时两端需要安装终接器(50W的电阻器)。细同轴电缆可与BNC网卡相连,两端装50W的终端电阻。用T型头,T型头之间最小距离为0.5m。细缆网络每段干线长度最长为185m,每段干线最多接入30个用户。如果采用4个中继器连接5个网段,则网络最大距离为925m。细缆安装较容易,造价较低。
                 2.2.3光纤
    ①光纤的结构
    光纤由纤芯、封套以及外套组成,右图所示为单根光纤的结构图。中心一般是玻璃纤芯,光芯外包围着一层折射率比纤芯低的玻璃封套,又叫包层,最外层是一层薄的塑料外壳。塑料外壳可以吸收光线、防止串音、保护玻璃封套。透明玻璃制成的纤芯和玻璃封套可使光线沿着纤芯传播,由于纤芯的折射率高于玻璃封套的折射率,可以保证光线在纤芯与玻璃封套的接触面上进行光的全反射,并沿光纤向前传播,如图2-9所示。通常把多条光纤扎成束,再加上外壳,构成光缆 。
    ②光纤系统
    光纤系统主要有三部分组成:光发送器、光纤介质和光接收器。发送端的光发送器利用电信号对光源进行光强控制,从而将电信号转换为光信号;光信号经过光纤介质传输到接收端;光接收器通过光电二极管再把光信号还原为电信号,如图所示。
    ③光纤的分类
    根据纤芯中光束的多少可以分为单模光纤和多模光纤。
    对于多模光纤,纤芯直径较粗,光在光纤中可能有许多种沿不同途径同时传播的模式;传播距离短,数据传输率较小,价格便宜;用发光二极管作为光源。
    对于单模光纤,纤芯直径减小到光波波长,光在光纤中的传播没有反射,而沿直线传播;用激光做光源,传输距离非常远,数据传输率很高,价格昂贵。
    单模光纤和多模光纤的传输原理如图所示。
    ④光纤通信的特点
    与双绞线和同轴电缆比较,光纤通信具有很多优点。传输信号的频带宽,通信容量大;信号衰减小,传输距离长;抗干扰能力强,应用范围广;极高的数据传输率和极低的误码率;原材料资源丰富;抗雷电和电磁干扰性能好,抗化学腐蚀能力强,适用于某些特殊环境下的布线;体积小,重量轻,这在现有电缆管道已拥塞不堪的情况下特别有利。
                  2.2.4无线介质
    ①微波:无线电微波通信在数据通信中占有重要的地位。微波的频率范围为3000MHz~300GHz(波长1m~10m),但主要是使用2~40GHz的主频范围。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,因此它不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。传统的微波通信主要有两种主要的方式:即地面微波接力通信和卫星通信。
    ②扩频无线电:扩频无线电是一种新的民用(不需要许可证)无线通信技术,它采用900MHz或2.4GHz的无线电频段作为传输信道,通过先进的直序扩展频谱或跳频方式发射信号,属于宽带调制发射,具有传输速率高、发射功率小、抗干扰能力强以及保密性好等特点。 
    ③红外线:红外线的工作频率为1011~1014Hz,其方向性很强,不易受电磁波干扰。在视野范围内的两个互相对准的红外线收发器之间通过将电信号调制成非相干红外线而形成通信链路,可以准确的进行数据通信。由于红外线的穿透能力较差,易受障碍物的阻隔,一般作为近距离传输介质。
    ④激光:激光的工作频率为1014~1015Hz,其方向性很强,不易受电磁波干扰。外界气候条件对激光通信的影响较大,如在空气污染、雨雾天气以及能见度较差情况下可能导致通信的中断。激光通信系统有视野范围内的两个互相对准的激光调制解调器组成。激光调制解调器通过对相干激光的调制和解调,从而实现激光通信。

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