专题四 数据通信系统和传输介质（讲义）-《计算机网络技术与应用》备考讲练测（内蒙古）

专题四 数据通信系统和传输介质 [考纲要求] 知识要点 了解 理解 掌握 第二章 数据通信基础 数据通信系统的相关基本概念 √ 数据通信系统的模型 √ 数据传输介质 √ [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、数据通信系统的相关基本概念 1.信息 信息则是对数据的解释，即对数据蕴含内容的说明。 2.数据 数据是传送信息的载体，是信息的数字化形式，所表示的内容就是信息。 数据可分为模拟数据和数字数据。 模拟数据是指在一定时间间隔内连续变化的值，具有连续性，可以取无限多个值。例如声音、电视图像信号、温度变化等。 数字数据，是表现为离散量的数据，只能取有限个数值。例如：进制等。 3.信号 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式，或称数据的电编码或电磁编码。 根据电信号的不同形式，信号可分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是在一定范围内可以连续取值的信号，是一种连续变化的电信号，可以以不同频率在介质上传输。数 字信号是一种离散的脉冲序列，取值是有限个数，以恒定的正电压/负电压或正电压/零电压，表示“1”、“0”，可以以不同的位速率在介质上传输。 数据是信息的载体，信息是数据的内容和解释，信号是数据的编码。 4.信道 信道是指两地间传输数据信号的通路，即信号的传输通道，包括通信设备和传输介质。 不同的信道用来传递不同的信号，信道不同，信道的物理特性不同，通信的速率和通信的质量也不同。 信道可以按不同的方法分类：按传输介质分为有线信道和无线信道；按照使用权限分为专用信道和公用信道；按传输信号的形式可以分为模拟信道和数字信道，模拟信道用于传输模拟信号，数字信道用于传输数字信号。 二、数据通信系统的模型 数据通信系统的基本组成一般包括发送端、接收端以及收发两端之间的信道三个部分。 信源是信息或信息序列的产生源，泛指一切发信者，信源发出信息的形式可以是连续或离散。 发送设备把信源发出的信息变换成便于传输的形式，使之适应于信道传输特性的要求并送入信道的各种设备。 信道是指传输信号的通道，包括通信设备和传输介质。 接收设备接收从信道传输过来的信息，并转换成信宿便于接收的形式，其功能与发送 设备的功能刚好相反。 信宿是接收发送端信息的对象，可以是人，也可以是机器设备。 信号在信道中传输可能会受到其他信号的干扰，这种干扰称之为噪声。噪声会影响正 常信号的传输，噪声既来自内外部，产生干扰的设备叫做噪声源。 三、数据传输介质 数据传输介质是指传送信息的载体，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。传输介质也称为传输媒体、传输媒介或传输线路。 1.分类 传输介质分为有线介质和无线介质两大类。 2.特性 （1）物理特性：指传输介质的特征。 （2）传输特性：传输信号调制技术、信道容量及传输的频带范围。 （3）覆盖地理范围：指在不用中继设备情况下，无失真传输所能达到的最大距离。 （4）抗干扰特性：指防止噪声对传输信息影响的能力。 （5）价格：指线路安装、维护等费用总和。 3.常见的有线传输介质 （1）双绞线 双绞线是相互绝缘并缠绕在一起的不同颜色的细芯铜导线对，通常由两对或更多对这样缠绕在一起的导线组成，依靠相互缠绕（双绞）作用，消除或减少外界以及导线之间产生的电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）。 根据是否有屏蔽层，双绞线可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。 屏蔽双绞线 结构组成：由成对的绝缘实心电缆构成，电缆外包裹一层金属丝编织的屏蔽层，需搭配屏蔽型插头与插座以保证屏蔽效果。 抗干扰原理与特点： 核心抗干扰组件为金属屏蔽层，可有效减少射频干扰（RFI）和电磁干扰（EMI）对通信信号的影响； 成对电线缠绕也能辅助抗干扰，但效果弱于屏蔽层； 进一步提升抗干扰能力的关键：每对电线的交织距离需不同； 缺陷：若屏蔽层某点损伤，会导致信号严重畸变。 布线要求：必须正确接地，才能获得可靠的传输信号控制点，保障传输稳定性。 适用场景：适用于周围存在重型电力设备、强干扰源的环境。 成本高：屏蔽双绞线本身、屏蔽型插头及兼容网络设备价格较高； 安装难：安装操作复杂度高于非屏蔽双绞线（UTP），进一步增加整体成本。 非屏蔽双绞线 简称 UTP，即日常所用 “网线”，是局域网组网布线中应用最广泛的网络电缆。 结构特点：由包裹在绝缘保护层内的成对电缆线组成，成对电线虽缠绕但无金属屏蔽层。 核心优缺点： 优点：直径小、重量轻、易弯曲、安装便捷，且成本低，是其在网络中大量应用的关键原因； 缺点：因无屏蔽层，抗干扰性显著弱于屏蔽双绞线（STP）。 主要应用场景：主流应用于局域网组网布线，因成本与安装优势成为多数局域网传输介质的首选。 （2）同轴电缆 同轴电缆由四层按“同轴”形式构成，从里向外分别是内芯、绝缘层、屏蔽层和绝缘外套。 同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。 基带同轴电缆 采用基带传输，即采用数字信号进行传输，用于构建 LAN。常用的基带同轴电缆有：50Ω，RG-8 和 RG-11（用于粗缆以太网）；50Ω，RG-58（用于细缆以太网）。 宽带同轴电缆（75Ω，RG-59） 采用宽带传输，即采用模拟信号进行传输，用于构建有线电视网。 传输特性：基带同轴电缆用于传输数字信号，采用曼彻斯特编码，速率最高可达 10Mbps；宽带同轴电缆既可以传输模拟信号，又可以传输数字信号。 连通性：可用于点到点连接和多点连接。 地理范围：典型基带同轴电缆的最大距离限制在几千米内，宽带同轴电缆可达十几千米。但是在10BASE5 粗缆以太网中，传输距离最大为 500m；在 10BASE2 细缆以太网中，传输距离最大为 185m。 抗干扰性：通常高于双绞线。 价格：高于双绞线，低于光纤。 （3）光纤 光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称光缆。 光缆是数据传输中最有效的传输介质，核心传输部件为光纤），光纤是细小、柔韧且能传输光信号的介质。 光纤三层结构及功能： 纤芯：位于光纤中心，由细如发丝的玻璃纤维组成，材质高度透明，是光信号传输的核心通道； 包层：包裹纤芯，折射率略低于纤芯，可将光电磁波束缚在纤芯内，保障光信号长途传输； 涂覆层：覆盖在包层外，材质为环氧树脂或硅橡胶，作用是保护光纤免受水汽侵蚀与机械擦伤，同时增加光纤柔韧性。 分类： 单模光纤：纤芯细（8-10μm），以激光二极管为光源，仅允许一束光传播，无模分散，传输距离达几十至百千米，频带宽、容量大，适用于远程通信，但因需激光源，成本较高。 多模光纤：纤芯粗（50-62.5μm），以发光二极管为光源，允许多束光传播，模间色散大，传输距离仅几千米、性能较差，适用于建筑物内或相邻地域，成本较低。 光纤整体优势：传输损耗低、距离远，抗电磁干扰、安全性高，体积小、质量轻、耐高温耐腐蚀，原材料资源丰富、成本有优势。 4.常见的无线传输介质 （1）红外线 应用场景：广泛用于家电遥控器，也可作网络通信介质；在移动设备中用于临时数据交换，还用于红外键盘、鼠标等计算机外围设备。 传输原理与性能：通过红外频率波谱的锥形或线型光束传输数据，通信设备需配备收发器及同步软件，传输速率一般为 4M～16Mbps。 优势：无线传输方案廉价、实现简单，且应用于外围设备时更省能源。 弊端：属视线技术，无法穿透不透明物体，易受外界光线干扰；有效传输距离短，不适合作为网络连接主要方式。 （2）无线电波 基础属性：频率范围为 10⁴～10⁸Hz，含低频、中频、高频、甚高频和特高频，分为管制频段与非管制频段；易产生，传播呈全方向，能穿透建筑物，发射与接收装置无需精准对准。 频率相关特性：低频率时易穿障碍物，但能量随距离增大急剧衰减；高频率时趋于直线传播，易受障碍物阻挡且被雨水吸收；全频率下均易受发动机及其他电子设备干扰，非最佳传输介质。 通信类型：分单频通信和扩频通信。 应用场景：广泛用于现代通信，如无线局域网、GPRS、EDGE 等无线接入网络，以及便携设备中的蓝牙技术。 （3）微波 工作频段与传输特性：一般工作在低兆赫兹频段（地面 4G～6GHz 或 21G～23GHz，星载 11G～14GHz）；沿直线传播，难穿透建筑物，需通过抛物状天线集中能量，发射与接收天线需精确对准；地面系统需每隔一段距离设中继站，中继站距离与塔高平方成正比。 两类系统核心特点： 地面微波系统：站间无需电缆，适合荒沼、隔江峡谷等难埋电缆的特殊场合，省建设费且易维护； 星载微波系统：由地面发射站、卫星转发器、地面接收站构成，覆盖极广，结构类似 “卫星为集线器、接收站为节点” 的星型网络。 成本与应用场景：成本较低，广泛用于长途电话、蜂窝电话、电视转播等领域。 [高考真题] 信号可以分为（ ）两种。 A.比特和波特 B.数字和模拟 C.数据和信息 D.码元和码字 答案：B 数据通信系统中的“噪声”是指（ ） A.信号在传输过程中受到的干扰 B.传输过程中信号的衰退 C.音频信号在传输过程中的失真 D.以上都是 答案：D [限时练习] 1.下列关于数据和信号的说法，正确的是（ ） A. 数据是信号的电编码或电磁编码 B. 信号是传递信息的实体，数据是信息的载体 C. 模拟信号是离散的，数字信号是连续的 D. 数据通信中，数据需要转换为信号才能传输 答案：D 2.数据通信系统模型中，负责将源点生成的数字数据转换为适合传输的信号的组件是（ ） A. 源点 B. 发送器 C. 接收器 D. 终点 答案：B 3.下列属于有线传输介质的是（ ） A. 微波 B. 红外线 C. 光纤 D. 无线电波 答案： 4.在数据通信中，“带宽” 通常指的是（ ） A. 传输介质的物理宽度 B. 单位时间内传输的最大数据量 C. 信号的传播速度 D. 信道的可靠程度 答案：B 5.下列传输介质中，抗干扰能力最强、传输速率最高的是（ ） A. 非屏蔽双绞线 B. 屏蔽双绞线 C. 同轴电缆 D. 光纤 答案：D 6.数据通信系统中，“噪声” 会导致的直接后果是（ ） A. 传输速率降低 B. 产生误码 C. 带宽减小 D. 传输距离缩短 答案：B 7.下列关于单模光纤和多模光纤的说法，错误的是（ ） A. 单模光纤纤芯更细，多模光纤纤芯较粗 B. 单模光纤传输距离更远，多模光纤传输距离较短 C. 单模光纤采用发光二极管作为光源 D. 单模光纤成本高于多模光纤 答案：C解 8.下列属于无线传输介质的是（ ） A. 同轴电缆 B. 双绞线 C. 微波 D. 光纤 答案：C 9.数据通信系统中，“吞吐量” 指的是（ ） A. 理论上的最大传输速率 B. 实际传输的有效数据量 C. 信道的总带宽 D. 信号的传播延迟 答案：B 10.下列传输介质中，适用于强电磁干扰环境的是（ ） A. 非屏蔽双绞线 B. 屏蔽双绞线 C. 红外线 D. 无线电波 答案：B [归纳小结] 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $