第二章 数据传输介质（课件）《计算机网络技术与应用》（电工版第四版）《上好课》

电子工业出版社 第二章 数据通信基础 数据传输介质 计算机网络技术与应用（第4版） 学习目标 掌握数据传输介质的特点 掌握各种数据传输技术的特点 掌握双绞线的组成结构与传输特性 理解光纤通信技术 掌握无线传输介质的种类 目录 传输介质的概念 > 有线传输介质 > > 无线传输介质 教学导入 大家看老师手上这些物品，它们都是计算机网络里最常用的传输介质。大家有认识的吗？这些传输介质又有什么样的特性呢？ 知识讲授 传输介质的概念 传输介质也称“传输媒体”，它是数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路。 ➸数据传输介质的特性 1、物理特性 2、传输特性 3、覆盖地理范围 4、抗干扰特性 5、价格 知识讲授 传输介质的分类 传输介质分为有线介质和无线介质两大类。 ➸有线传输介质 双绞线、同轴电缆和光纤。 ➸无线传输介质 无线电波、微波和红外线。 双绞线 双绞线由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成。 知识讲授 有线传输介质 ➸双绞线绞合的作用 是为了减少相邻导线的电磁干扰和抵御部分来自外界的电磁波干扰； 双绞线 根据是否有金属屏蔽层，分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞（UTP）； 知识讲授 有线传输介质 屏蔽双绞线（STP） 非屏蔽双绞线（UTP） 金属屏蔽层 知识讲授 有线传输介质 类别 应用 类别 应用 1类线 模拟电话用户线 5类线 16Mb/s以上令牌环网、10/100 Mb/s大型以太网 2类线 数字电话用户线、综合业务数字网和T1线路 超5类线 100/1000Mb/s局域网或大型主干网 3类线 4Mb/s令牌环网、10Mb/s以太网、ISDN语音线路 6类线 快速以太网、千兆以太网、综合业务数据网 4类线 16Mb/s令牌环网、10Mb/s大型以太网 超6类线 千兆网 非屏蔽双绞线（UTP） 师生互动 ➸小组讨论 家用网线应该选择屏蔽双绞线，还是非屏蔽双绞线？ 双绞线 知识讲授 有线传输介质 ➸网络连接电缆的制作 1、准备工具与材料 线缆 RJ-45接口 双绞线 知识讲授 有线传输介质 压线钳 简易测线仪 双绞线 知识讲授 有线传输介质 ➸网络连接电缆的制作 双绞线与水晶头的连接时，应遵守EIA/TIA制定的568标准。RJ-45头的接线标准有两个：T568A/T568B。 双绞线 知识讲授 有线传输介质 ➸网络连接电缆的制作 2、制作网线 双绞线 知识讲授 有线传输介质 ➸不同网络线缆的适用场合 1、直通线：常用于连接不同类设备，如计算机到交换机。通常两端均采用T568B线序列。 2、交叉线：用于连接同类设备，交叉线一端用T568A、另一端用T568B。 师生互动 ➸知识点背诵 小组抢答：背诵T568A和T568B的线序。 【答案】T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕 T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕 师生互动 ➸例题分析 目前家庭组网、办公局域网中最常用的双绞线类型是（ ） A. 三类双绞线 B. 五类双绞线 C. 超五类双绞线 D. 单模双绞线 【答案】C 【解析】超五类双绞线是目前主流选择。 同轴电缆 知识讲授 有线传输介质 ➸组成部分 1、绝缘保护套层：保护电缆； 2、屏蔽层：屏蔽外部的干扰； 3、绝缘层：用于内芯与屏蔽层的绝缘； 4、内导体：金属导体，用于传输数据 同轴电缆 知识讲授 有线传输介质 ➸分类 1、基带同轴电缆：50Ω，采用数字信号 分为细同轴电缆和粗同轴电缆； 2、宽带同轴电缆：75Ω，采用模拟信号 同轴电缆 知识讲授 有线传输介质 ➸特性 1、传输特性：基带同轴电缆传输数字信号；宽带同轴电缆传输模拟信号，也可以传输数字信号； 2、传输距离：基带同轴电缆：几千米；宽带同轴电缆：十几千米； 3、抗干扰性：高于双绞线； 4、价格：光纤 > 同轴电缆 > 双绞线 师生互动 ➸知识点背诵 同轴电缆的核心结构中，金属屏蔽层的主要作用是什么？ 【答案】抗电磁干扰，减少信号衰减 光纤 知识讲授 有线传输介质 ➸组成部分 通过传递光脉冲来进行通信。主要由纤芯（实心的）和包层构成。光纤是抗干扰性最强，安全性和保密性最好的，传输率最高的介质。 折射角 入射角 包层 （低折射率的媒体） 包层（低折射率的媒体） 纤芯 （高折射率的媒体） 包层 纤芯 光纤 知识讲授 有线传输介质 ➸工作原理 高折射率 (纤芯) 低折射率 (包层) 光线在纤芯中传输的方式 是不断地全反射 光纤 知识讲授 有线传输介质 ➸分类 对比维度 单模光纤 多模光纤 纤芯直径 极细，约8~10μm（与光波长相近） 较粗，约50~62.5μm 光源类型 专用激光光源（LD），成本较高 普通发光二极管（LED），成本更低 传输原理 仅允许一种模式的光信号传输，无模式色散 允许多种模式的光信号同时传输，存在模式色散 传输距离 传输损耗小，长距离传输（数千米～数十千米） 模式色散导致信号衰减快，短距离传输（数百米内） 光纤 知识讲授 有线传输介质 ➸工作原理 1、单模光纤 输入脉冲 输出脉冲 2、多模光纤 输出脉冲 输入脉冲 师生互动 ➸知识点背诵 提问：单模光纤和多模光纤，在光源类型上有什么区别？ 【答案】单模用激光光源（LD）；多模用发光二极管（LED） 师生互动 ➸例题分析 多模光纤与单模光纤的核心区别不包括（ ） A. 纤芯直径 B. 传输模式 C. 抗干扰性 D. 光源类型 【答案】C 【解析】光纤通信都具备极强抗干扰性。 课堂练习 1.制作双绞线直通线的核心要求是（ ） A. 两端均为 T568A 或均为 T568B B. 一端 T568A，一端 T568B C. 线序无固定标准 D. 必须使用屏蔽双绞线 【答案】A 【解析】直通线的核心规范是两端线序完全一致，可均采用 T568A 标准，也可均采用 T568B 标准。 课堂练习 2.有线电视信号传输的典型有线介质是（ ） A. 双绞线 B. 同轴电缆 C. 光纤 D. 屏蔽线 【答案】B 【解析】宽带同轴电缆主打模拟射频信号传输，抗干扰性优于普通双绞线，是有线电视入户、广电信号传输的经典介质。 课堂练习 3.同轴电缆按直径分类，曾用于早期局域网的细缆规格是（ ） A. 50Ω B. 75Ω C. 90Ω D. 120Ω 【答案】A 【解析】早期局域网使用的细同轴电缆是RG-58，阻抗为50Ω。 课堂练习 4.下列场景中，优先选择单模光纤的是（ ） A. 机房机柜间 30 米互联 B. 小区楼栋内千兆布线 C. 城市两个园区 8km 光纤互联 D. 办公室内电脑组网 【答案】C 【解析】单模光纤核心适配长距离、高速率传输场景，短距组网选多模光纤性价比更高；办公室 / 楼栋内短距布线优先选双绞线，而非光纤。 无线传输介质 教学导入 有一种传输介质，不用任何网线、光纤，能让信号 “隔空传递”，小到身边的蓝牙，大到天上的卫星通信，都离不开它 —— 这就是我们今天要学的无线传输介质。 知识讲授 无线传输介质 无线传输介质中传输的信号是电磁波；在一些施工场合困难或是特别远距离通信时，可用无线传输介质；无线传输介质一般指摸不着、看不到的介质；无线传输介质具有较大的机动灵活性和可靠性。 ➸无线传输介质的分类 1、红外线 3、微波 2、无线电波 4、蓝牙 红外线 知识讲授 无线传输介质 ➸概念 红外线技术通过使用位于红外频率波谱中的锥形光束或线型光束来传输数据信号，红外线在自由空间中通过是沿直线进行传播的。 红外线 知识讲授 无线传输介质 ➸优点 1、多应用于外围设备； 2、更省能源； ➸缺点 1、不能通过不透明的物理层； 2、易受外界光线干扰； 3、通信的有效距离短，一般在几米之内； 无线电波 知识讲授 无线传输介质 ➸概念：无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。 ➸传播方式：直射、反射、折射、穿透、饶射和散射等。 ➸传播方向：全方位 ➸应用场景：现代通信领域 微波 知识讲授 无线传输介质 ➸定义 微波是指频率为300MHz~300GHz的电磁波。 ➸传播方式：直线传播； ➸优点：频段范围宽、信道容量大； ➸缺点：易受环境因素影响； 微波的分类 知识讲授 无线传输介质 ➸地面微波通信 微波的分类 知识讲授 无线传输介质 ➸卫星通信 ▲优点：卫星通信的频带比微波接力通信更宽，通信容量更大，信号受到的干扰较小，误码率也较小，通信比较稳定可靠。 ▲缺点：传播时延较长； 蓝牙技术 知识讲授 无线传输介质 ➸定义 蓝牙是一种短程无线传输技术，提供一点到多点的传输； ➸传播距离：10cm~10m； ➸优点：具有很强的移植性，全方向传输数据，支持多种设备； 师生互动 ➸知识点背诵 提问：微波通信的分类。 【答案】（1）地面微波通信；（2）卫星微波通信 师生互动 ➸例题分析 无线局域网 WLAN 最常用的传输介质是（ ） A. 红外线 B. 蓝牙 C. 无线电波（微波） D. 激光 【答案】C 【解析】WLAN（无线局域网） 最常用的是 无线电波（微波）。 课堂练习 1.卫星通信主要依靠的是（ ） A. 光纤 B. 微波 C. 双绞线 D. 同轴电缆 【答案】B 【解析】卫星通信使用微波频段进行远距离传输。 课堂练习 2.关于微波通信，下列说法错误的是（ ） A. 属于直线视距传播 B. 易受地形、天气影响 C. 能绕过建筑物传播 D. 频率高、带宽大 【答案】C 【解析】微波近似直线传播，不能绕射。 课堂练习 3.无线传输介质的共同特点是（ ） A. 必须铺设物理线路 B. 安装灵活、移动性好 C. 传输速率一定比有线高 D. 绝对不会受干扰 【答案】B 【解析】无线介质无需布线，设备可自由移动，部署灵活。无线信号易受电磁干扰、障碍物、天气等因素影响。 课堂练习 4.蓝牙技术主要依靠的无线传输介质是（ ）​ A. 红外线 B. 微波 C. 激光 D. 长波无线电 【答案】B 【解析】蓝牙工作在2.4GHz ISM微波频段，属于短距离微波传输。 课堂小结 课后作业 1、总结有线传输介质与无线传输介质的分类； 2、课后练习题； $