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1、认识计算机网络设备2.1 网络传输介质计算机网络技术与应用目标o通过本节学习掌握常见的网络通信介质。重点o双绞线o同轴电缆o光纤难点o双绞线的分类，特点。双绞线的结构o双绞线是利用一对相互绝缘的金属导线互相绞合，从而抵御一部分外界电磁波干扰。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射的电磁波会被另一根线上发出的电磁波抵消，可以降低信号干扰的程度。“双绞线”的名字也是由此而来。如下图所示。o在双绞线电缆内，不同线对具有不同的扭绞密度，一般情况下，扭线越密其抗干扰能力就越强。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。双绞
2、线的分类o双绞线可分为STP（Shielded Twisted Pair 屏蔽双绞线）和UTP（Unshielded Twisted Paired，非屏蔽双绞线）两大类。STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率，但价格较高，安装也比较复杂；UTP无金属屏蔽材料，外面只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。除某些特殊场合（如受电磁辐射严重、对传输质量要求较高等）在布线中使用STP外，一般情况下多采用UTP，所以如果没有特殊说明，在应用中所指的双绞线一般是指UTP。具体分类如下表所示。双绞线的特点o双绞线具有很多优点：直径小、重量轻、价格低、安装容
3、易、维护方便等，在计算机网络传输中应用广泛。但由于其传输距离短，传输速度慢，所以一般不应用于主干网，只用于一幢或几幢建筑物内的计算机之间的互连，特别适于局域网的通信。同轴电缆的结构o同轴电缆由一个空心圆柱体金属（外导体）套在一根硬铜线（内导体）外面，内外导体之间填入由聚氯乙烯组成的绝缘层，一般还在外面套上一个保护套。因为外导体和中心轴芯线（内导体）的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆，其结构如下图所示。同轴电缆之所以如此设计，既是为了防止外部电磁波干扰正常信号的传递，也增强了数据传输的安全性。同轴电缆的分类o同轴电缆按直径分为粗缆与细缆。两者的对比如下图和下表所示。n粗缆的传输距离较远，而且
4、传输衰耗小、标准传输距离长、可靠性高，所以适用于比较大型的局域网。安装时不需要切断电缆，可根据需求灵活调整计算机接入网络的位置。n细缆安装则比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头须装上网络连接头（BNC），然后接在T型连接器两端，所以当接头多时容易产生接触不良的问题，这是细缆网中最常见的故障之一。同轴电缆的分类o按用途分类o同轴电缆按用途分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆，即网络同轴电缆和视频同轴电缆。n基带同轴电缆是为数据通信用的，用于传送基带数字信号，不使用Modem，因此比宽带同轴电缆经济，适合距离较短、速度要求较低的局域网，其特性阻抗为50 。n宽带同轴电缆用于模拟传输系统，它是
5、公用天线电视系统CATV中的标准传输电缆，在这种电缆上传输的信号采用频分复用的宽带信号。宽带同轴电缆传输速率较高，传输距离较远，但成本较高，其特性阻抗为75 。光纤的结构o光纤是一种细而柔软、能够传输光信号的通信媒体。光纤由内到外分为三层：中间是由透明的石英玻璃拉成的直径为50100m 细丝作为纤芯，纤芯外再包裹一层折射率比纤芯低的包层，最外面是一层塑料护套，用来保护光纤，如下图所示。o由于光纤本身质地较脆，易断裂，直接与外界接触易产生接触伤痕，甚至被折断，因此在实际通信线路中，光纤通常被捆扎成束做成光缆。光缆由内到外的结构为：光纤、缓冲层及披覆；一根光缆可以包括一至数百根光纤，再加上加强芯和
6、填充物，最后加上包带层和护套，大大提高其机械强度，满足了工程施工的强度要求。注意：注意： “光纤光纤”与与“光缆光缆”两个名词常被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即两个名词常被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即称为光缆。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。称为光缆。光纤外层的保护结构可防止周遭环境对光纤的伤害，如水、火、电击等。光纤的传输原理o光导纤维是由两层折射率不同的玻璃组成的，内层纤芯玻璃的折射率高于其外部包层玻璃的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角。因此，如果折射角足够
7、大，就会出现全反射，光线碰到包层时就会折射回纤芯，这个过程不断重复，光线在界面经过无数次的全反射，以锯齿状路线在纤芯内向前传播，最后传至纤维的另一端，如下图所示。光纤就是利用这一原理传输信息的。光纤的分类o按制造光纤所用的材料不同，可将光纤分为石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤。o按光在光纤中的传输模式可将光纤分为单模光纤和多模光纤。如下图和下表所示。o按纤芯直径可将光纤分为50/125（m）渐变型多模光纤，62.5/125（m）缓变增强型多模光纤和8.3/125（m）突变型单模光纤。光纤通信系统及特点o如下图所示，在计算机网络中采用两根光纤（一来一去）组成
8、传输系统。一般光导纤维电缆由一束光纤组成。在发送端将电信号转换成光信号，在接收端由光检波器还原成电信号，这样信息便可从发送端传到接收端。光源可以采用发光二极管LED和激光二极管，但激光二极管要比普通发光二极管昂贵。o光纤有很多优点：频带宽，传输速率高，传输距离远，抗冲击和电磁干扰性能好，数据保密性好，损耗和误码率低，体积小，重量轻等，所以被广泛用于电信系统中铺设主干线或计算机宽带网的主干网中。但它也存在如连接和分支困难，工艺和技术要求高，要配备光电转换设备，单向传输等缺点。由于光纤是单向传输，要实现双向传输就需要两根光纤或一根有两个频段的光纤，总体造价比较高。无线传输介质o无线传输是指在两个通
9、信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线、蓝牙、激光等。n微波微波信道常应用于电缆或光缆铺设不便的特殊地理环境，或作为地面传输系统的备份和补充。计算机网络中的无线通信主要是指微波通信。微波通信在数据通信中占有重要地位。微波是一种频率很高的电磁波，其频率范围为300 MHz300 GHz，主要使用的是240 GHz的频率范围。n红外线红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，由于它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，在使用上不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输，并且窃听困难，对邻近区域的类似系统也不会产生干扰。n蓝牙蓝牙是一种短距离的无线通讯技术，电子产品彼此可以通过蓝牙连接起来，省去了传统的有线传输介质。配有蓝牙技术的电子产品，透过芯片上的无线接收器能够在10 m的距离内彼此相通，传输速度可以达到1 Mbps。n激光激光是利用激光发生器激发半导体材料而产生的高频波，以实现数据的传输，能提供很高的带宽，成本较低，但缺点是不能穿透雨和浓雾，空气中扰乱的气流会引起偏差，且激光收发器的硬件会产生少量辐射，因此要经过许可才能安装。作业o掌握双绞线的分类与特点。
