2.2 数据通信介质(课件）-高二《计算机网络技术基础》同步教学（人民邮电版）

2.2 数据通信介质 传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线两大类。传输介质的特性，包括物理特性、传输特性、连通性、地理范围、抗干扰性和价格因素等，对网络数据通信质量有很大影响。 2.2.1 有线传输介质 常见的线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。 1.双绞线 双绞线由螺旋状扭在一起的2根绝缘导线组成，如图所示。线对扭在一起可以减少相互间的辐射电磁干扰，是最常用的传输媒体，很早就开始用于电话通信中的模拟信号传输，也可用于数字信号的传输。 双绞线上也可直接传送数字信号，使用T1线路的总数据传输速率可达1.544Mbit/s。达到更高数据传输率也是可能的，但与距离有关。 (1)物理特性。双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。 (2)传输特性。双绞线既可以用于传输模拟信号，也可以用于传输数字信号。 (3)连通性。双绞线普遍用于点到点的连接，也可以用于多点的连接。作为多点媒体使用时，双绞线比同轴电缆的价格低，但性能较差，而且只能支持很少几个站。 (4)地理范围。双绞线可以很容易地在15km或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几个建筑物间的通信，10Mbit/s和100Mbit/s传输速率的10Base-T和100Base-T总线传输距离均不超过100m。 (5)抗干扰性。在低频传输时，双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆，但在超过10kHz～100kHz时，同轴电缆的抗干扰性就比双绞线明显优越。 2.同轴电缆 同轴电缆也像双绞线一样由一对导体组成，但它们是按“同轴”形式构成线对。最里层是内芯，向外依次为绝缘层、屏蔽层，最外层则是起保护作用的塑料外套，内芯和屏蔽层构成一对导体。同轴电缆结构如图所示 (1)物理特性。单根同轴电缆的直径约为1.02cm～2.54cm，可在较宽的频率范围内工作。 (2)传输特性。同轴电缆具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s~2Gb/s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。 (3)连通性。同轴电缆适用于点到点和多点连接。基带50电缆每段可支持几百台设备，在大系统中还可以用转接器将各段连接起来；宽带75电缆可以支持数千台设备，但在高数据传输率下使用宽带电缆时，设备数目相对较少。 (4)地理范围。传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率，典型基带电缆的最大距离限制在几千米，在同样的数据传输速率条件下，粗缆的传输距离较细缆的长。宽带电缆的传输距离可达几十千米。 (5)抗干扰性。同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强。 3.光纤 光纤是光导纤维的简称，它由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。相对于金属导线来说具有重量轻、线径细的特点。用光纤传输电信号时，在发送端先要将其转换成光信号，而在接收端又要由光检测器还原成电信号。光纤结构如图所示。 (1)物理特性。在计算机网络中均采用2根光纤（一来一去）组成传输系统。按波长范围（近红外范围内）光纤可分为3种：0.85m波长区（0.8m～0.9m）、1.3m波长区（1.25m～1.35m）和1.55m波长区（1.53m～1.58m）。 (2)传输特性。光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号，内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。实际上，光纤作为频率范围1014Hz～1015Hz的波导管，这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。光纤的数据传输率可达Gbit/s级，传输距离达数十千米。 (3)连通性。光纤普遍用于点到点的链路。总线型拓扑结构的实验性多点系统已经建成，但是价格颇高。原则上讲，由于光纤功率损失小、衰减少的特性以及有较大的带宽潜力，因此一段光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。 (4)地理范围。从目前的技术来看，可以在6km～8km的距离内不用中继器传输，因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。 (5)抗干扰性。光纤具有不受电磁干扰或噪声影响的独有特征，适宜在长距离内保持高数据传输率，而且能够提供很好的安全性。 2.2.2 无线传输介质 无线电通信、微波通信、红外通信以及激光通信的信息载体都属于无线传输介质。 无线传输介质通过空间传输，不需要架设或铺埋电缆或光纤，目前常用的技术有：无线电波、微波、红外线和激光。便携式计算机的出现，以及在军事、野外等特殊场合下移动式通信连网的需要，促进了数字化元线移动通信的发展，现在又出现了无线局域网产品。 各通信介质使用的电