第03章-网络通信介质及通信设备教材课程

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1、第3章 网络通信介质及通信设备,本章内容,网络通信介质 （同轴电缆 双绞线 光纤 红外线传输 微波通信） 网络通信设备 （网卡 调制解调器 集线器 交换机 路由器 无线设备）,3.1.1 同轴电缆,1、同轴电缆的结构,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,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以及保护塑料外层组成。,2、同轴电缆的分类,同轴粗缆和同轴细缆,应用于计算机网络的基带同轴电缆主要有两种，即“粗缆”和“细缆”。 （1）同轴粗缆（粗同轴电缆，直径1.27cm 简称AUI）,同轴粗缆的特点,同轴粗缆由于直径较粗，因此弹性较差 粗缆的连接头的

2、制作方法也相对复杂得多，不能直接与计算机连接，它需要通过一个转接器转换后，才能连接到计算机上。 粗缆的强度较强，具有较高的可靠性，网络抗干扰能力强，最大传输距离也比细缆长，粗缆的主要用途是用作网络的主干线。,同轴粗缆的配件,BNC接头 收发器 终端电阻,（2）同轴细缆,细缆（细同轴电缆，直径0.26cm，简称BNC ） 最大传输距离185m,同轴细缆外观和内部结构,同轴细缆的特点,线材价格和连接头成本都比较低，且不需要购 置集线器等设备。 适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。 安装时，同轴细缆线总长不要超过180m，否则信号将严重衰减。,同轴细缆的配件,终端电阻 T型接头 BNC接头,关于

3、BNC接头,BNC接头，是一种用于同轴电缆的连接器，全称是Bayonet Nut Connector（刺刀螺母连接器，这个名称形象地描述了这种接头外形），又称为British Naval Connector（英国海军连接器，可能是英国海军最早使用这种接头）或Bayonet Neill Conselman（Neill Conselman刺刀，这种接头是一个名叫Neill Conselman的人发明的）。 BNC接头可没有被淘汰，因为同轴电缆是一种屏蔽电缆，有传送距离长、信号稳定的优点。目前它还被大量用于通信系统中，如网络设备中的E1接口就是用两根BNC接头的同轴电缆来连接的，在高档的监视器、音响

4、设备中也经常用来传送音频、视频信号。 被淘汰只不过是10Base-2以太网，这种网络使用50欧的RG-58A/U同轴电缆的，速率为10Mb的，总线型网络，维护不便。所以现在组建这种网络的BNC接口网卡也被淘汰了。,3.1.2 双绞线,双绞线（Twisted Pair）是一种最常使用的有线物理传输介质。它由两根绝缘的铜线互绞在一起而得名。,将两根导线绞在一起的目的是减少来自其他导线中的信号干扰。 相对于其他有线物理传输介质（同轴电缆和光纤）来说，双绞线价格便宜，也易于安装使用，但在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制。,双绞线电缆的分类,屏蔽双绞线(STP) 非屏蔽双绞线(UTP

5、),1）屏蔽双绞线（STP）,屏蔽双绞线,封套,/,外壳,金属箔屏蔽层,双绞线对,2）非屏蔽双绞线（UTP）,2、双绞线的分类,TIA/EIA 568标准中对双绞线进行了规范的说明，将双绞线电线分成1,2,3,4,5和6类，不久又提出了7类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA 568标准，使用最多的是3类或5类双绞线。,1类线（CAT 1）：一种包括两个电线对的UTP形式。1类适用于话音通信，而不适用于数据通信。因为其每秒最多只能传输20千位（Kbps）的数据。 2类线(CAT 2):一种包括4个电线对的UTP形式。数据传输速率可以达到4Mbps。由于其数据传输速率较低，因此2类线很少用于目

6、前的网络中。,常用的双绞线的类别、带宽和典型应用,至今为止，国际标准化组织有关7类双绞线的标准还没有正式推出。,3、双绞线的连接方法,双绞线,双绞线的线序标准有两种,EIA/TIA 568 A EIA/TIA 568 B,EIA/TIA规定的两种线序标准,（标准568A）：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。 （标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。,RJ45水晶头,1）直接连接法,直通线（正线） 两端线序一样，都是568B （标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。 这种网线一般是用在集线器或交换机与计算机之间的连接。,2）交叉连接法,交叉线 一端为另一

7、端的1、3和2、6线对调，一端是568A，另一端是568B 1 2 3 （标准568A）：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。 6 （标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。 这种网线一般用在集线器（交换机）的级连、服务器与集线器（交换机）的连接、对等网计算机的直接连接等情况下。经常用于两台电脑直接互连传送数据。,双绞线交叉连接法的各线的作用,3.1.3 光纤,光纤是光导纤维的简称，是一种性能非常优秀的网络传输介质。 依靠光波承载信息，用光脉冲的出现表示“1 ”，不出现表示“0 ”。 由于可见光的频率非常高，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其它各种传输媒体的带宽。

8、(通常2500030000GHz),1、光纤的结构和物理特性,通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管（light emitting diode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件来检测脉冲。,光缆,由于光纤非常细，连包层一起的直径也不到0.2mm，因此必须将光纤做成很结实的光缆。 光缆的芯数就是里面有几根纤芯，常用的有4，6，8，12，24，48，96，144等,入射角临界角，反射,高密度,低密度,光线的发射与折射,光线在光纤中的折射,如果从纤芯射到纤芯表面的光线的入射角足够大（大于某一个临界角度），光线碰到包层时就会折射回纤芯，出现全反射。 这个过程不断

9、重复，光也就沿着光纤传输下去。,光纤的成分,光纤的材料主要有 超纯二氧化硅（SiO2） 多成分光导玻璃纤维 塑料纤维 等,几种材料构成的光纤的特点,采用超纯二氧化硅制成的光导纤维，技术和价格成本都非常高，但是其传输损耗是所有光纤材料中最小的。 采用多成分光导玻璃纤维材质制作的光纤，性价比最高。目前，用户通常使用的就是这种光导纤维。 采用塑料纤维制造的光纤传输损耗最大，但是成本较低，一般只用于短距离通信。,2、光纤分类,1）多模光纤 2）单模光纤,多模阶跃光纤 多模渐变光纤(多模梯度光纤),1）多模光纤,多模光纤的中心玻璃芯较粗，一般为50m或62.5m，大致与人的头发的粗细相当，可传输多种模式

10、的光。但其模间色散较大，而且随距离的增加会更加严重，这就限制了传输数字信号的频率。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。 根据光纤的折射率沿径向分布函数不同又进一步分为多模阶跃光纤，和多模渐变光纤。,2）单模光纤,单模光纤的中心玻璃芯很细（直径为8m10m ），一般为9m或10m，只能传一种模式的光。这是与多模光纤最大的区别。 正因为如此，单模光纤的模间色散很小，对光源的稳定性的要求较高，适用于远程通信。,单模光纤和多模光纤的区别,单模光纤和多模光纤的区别在于光线在光纤内的传播方式不同,光纤的传播模式,1、多模，阶跃折射率模式 2、多模，渐变折射率模式 3、单模,有失真,有失真,几乎

11、无失真,单模光纤和多模光纤的对比,单模光纤的传输性能优于多模光纤，但单模光纤价格较贵 单模光纤多用于长距离、大容量的主干光缆传输系统 多模光纤只适合近距离传输，一般多在局域网中使用,3、光纤的特点,优点： 体积小，重量轻 频带宽，通信容量非常大 传输过程中信号衰减小 中继器数量少，中继距离长，对远距离传输特别经济 电磁隔离，抗雷电干扰性能好 无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据,缺点： 安装困难，将两根光纤精确地连接需要专用设备 目前光电接口价格高,几种导向传输媒体的比较,抗,3.1.4 无线传输,使用非导向媒体进行无线传输的原因： 在交通不便、施工不便的地方（高山、海洋、城市），或距离

12、较远的情况下，使用无线传输方式，成本较低。 信息技术的发展，人们要求在运动中进行电话通信或计算机通信。,1、红外线传输 红外线通信是一种近距离、低功耗、保密性强的通讯方案。 红外线链路只需一对收发器，可调制不相干的红外光，在视线距离的范围内传输，具有很强的方向性。 主要应用于近距离进行“点对点”的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。,蓝牙通信 蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术。“蓝牙”（Bluetooth）开始于瑞典爱立信公司的一个项目，最初的名字叫Harald Blaatand。 哈洛德Harald Blaatand是丹麦的一个国王（

13、940981年）他统一了丹麦和挪威。 Blaatand翻译成英语的Bluetooth。,Bluetooth是一种采用了全球通用的短距离无线连接技术，使用与微波相同的2.4GHz附近免付费、免申请的无线电频段。为避免此频段电子装置众多而造成的相互干扰，因而以一千六百次高难度跳频以及加密保密技术。传输速率在432Kbps到721Kbps不等，传输范围大约为10米左右。 蓝牙规范中广为应用的成熟版本为 1.1，带宽约1Mbps，而也有的版本达2Mbps。 2.0版速率是3Mbps。,2、微波通信,微波在空间主要是直线传播。主要的工作频率范围为2 GHz40 GHz。传统的微波通信分为： 地面微波通信

14、：利用定向抛物线在较低的GHz范围内收发信号。 卫星微波通信：在定向抛物线和天线之间传输信号。,1地面微波通信 地面微波通信是以直线方式传播，各个相邻站点之间必须形成无障碍的视距传播，这就是经常看到采用高架天线塔进行微波发送的主要原因。,地面微波的工作频率范围一般为120 GHz，由于受到地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为3050 km。,2卫星通信 卫星通信适合广播数据发送，通过卫星中继站，可以将信号向多个接收结点进行发送。 卫星通信的最大特点是通信距离远，且通信费用与通信距离无关。,信息传输的时延和安全性差是卫星通信的两个最大的弊端。,同步卫星发射出的电磁波能辐射到地球上的通

15、信覆盖区的跨度达18000多公里。而同步卫星的视角几乎是120度宽。 因此从原理上讲，只要地球赤道上空的同步轨道上，等距离地放置3颗相隔120度的卫星，就能基本上实现全球的通信。,卫星微波,近地卫星 高度在500千米以下的航天器轨道称为低轨道，500km 2000km高的轨道称为中轨道。中、低轨道合称为近地轨道。,地球同步卫星,地球同步卫星距赤道的高度约为 36000km，相对于地球静止于赤道上空。从地面上看，卫星保持不动；从地球之外看，卫星与地球共同转动。,信号带宽：(bandwidth)是指信号具有的频带宽度，单位是Hz赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 在模拟信道中，表示通信线路允许通过的信号

16、频带范围就称为线路带宽(通频带)。 在数字信道中，“带宽”是所能传送的“最高数据率”同义语，单位是“比特每秒”。,3.2 网络通信设备 3.2.1 网卡网卡，又称为网络接口卡 NIC (Network Interface Card)或网络适配器(adapter),网卡的作用,计算机通过网卡和局域网进行通信,网卡的重要功能： 进行串行/并行转换；对数据进行缓存；在计算机的操作系统安装设备驱动程序；实现以太网协议。,网卡的种类,1.根据网络种类划分 ATM网卡 令牌环网网卡 以太网网卡 以太网的连接比较简单，使用和维护起来比较容易，我们日常使用的网卡都是以太网网卡。,2.根据传输速率划分,按传输速率（即其支持的带宽）分为: 10Mbps网卡 100Mbps网卡 10/100Mbps自适应网卡 千兆网卡（应用于服务器等产品领域）,3.根据工作对象来划分,服务器专用网卡 PC网卡 笔记本电脑专用网卡 无线局域网网卡,1）服务器专用网卡,服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而设计的。为了尽可