淺析局域網中的幾種傳輸介質
作者:常國鋒時間:2015-12-04 14:39:20 來源:www.vortexsignal.com 閱讀次數:1668次 ]
【文章摘要】
介紹了同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質，為學習局域網中的傳輸介質提供了良好的幫助。
【關鍵詞】
同軸電纜；雙絞線；光纖；無線介質
在網絡系統中，設備的連接，信息的傳輸，它們都是通過傳輸介質來實現的。局域網的傳輸介質可分為導向的（Guided）和非導向的（Unguided）兩類，也可稱為有線介質和無線介質。常用的有線介質有同軸電纜、雙絞線和光纖，無線介質有微波、無線電波和紅外線等。
1 同軸電纜（Coaxial Cable）
同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料和網狀的外屏蔽層，上面又覆蓋一層保護性材料。單根同軸電纜的直徑約為1.02 ～ 2.54cm，如圖1 所示。
圖1 同軸電纜結構示意圖
同軸電纜有兩種基本類型：一種類型是基帶同軸電纜；另一種類型是寬帶同軸電纜。其中，基帶同軸電纜屏蔽線是用銅做成的，它的特征阻抗為50 的電纜，傳輸速率可達10Mbit/s，用于數字傳輸。寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的， 特征阻抗為75 電纜，用于模擬傳輸，是使用有限電視電纜進行模擬信號傳輸的同軸電纜系統。
根據同軸電纜直徑的大小來劃分的話，50 的基帶同軸電纜也可以分為兩類：一類是粗同軸電纜；另一類是細同軸電纜，它們均用于總線型拓撲結構。其中， 粗纜的標準距離長，并且可靠性也高，因此它主要適用于比較大型的局域網。相對來說，細纜在安裝上比較簡單，并且造價也低。
2 雙絞線（Twisted Pairwire）
雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。它是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜（也稱雙扭線電纜），如圖2 所示。
雙絞線主要是用來傳輸模擬聲音信息的，但同樣適用于數字信號的傳輸，特別適用于較短距離的信息傳輸。在傳輸期間，信號的衰減比較大，并且產生波形畸變。雙絞線電纜主要用于星型拓撲結構， 即以集線器或交換機為中心，各工作站均用雙絞線與中心連接，可靠性比較高，若任一連線發生故障，都不會影響網絡中的其他計算機，而且故障的診斷和修復較容易。采用雙絞線的局域網的帶寬取決于所用導線的質量、長度及傳輸技術。
3 光纖
光纖和同軸電纜非常相似，但是，光纖沒有網狀屏蔽層，并且中心是光傳播的玻璃芯。光導纖維是一種細微而柔韌的媒質，芯的尺寸及純度決定了光的傳輸質量。光導纖維電纜由一捆纖維組成，簡稱為光纜。光纖的結構如圖3 所示。
圖3 光纖的結構示意圖
在數據傳輸的時候，最好的傳輸介質就是光纖，其優點主要有以下幾點：
第一，頻帶較寬。
第二，在電磁絕緣上，其性能好，并且損耗較低。
第三，衰減較小，并且，在抗干擾上性能非常好。
第四，中繼器的連接間隔較大，所以， 在整個通道中，繼器的數目可以相應的減少，進而就相應的降低了成本。
光纖可以分為兩種：一種是單模光纖（Single Mode Fiber）；另一種是多模光纖（Multi Mode Fiber）。從傳輸性能上來說，多模光纖比單模光纖較差。
用光纖來傳送電信號時，信號源有兩種光源：一種光源是發光二極管（Light- Emitting Diode，LED）；另一種光源是半導體激光二極管（Injection Laser Diode， ILD）。光纖的接收端由光電二極管PIN 構成。光纖傳輸系統的原理如圖4 所示。
4 無線介質
如果通信線路要越洋過海，翻山越嶺，那么靠導向傳輸介質是很難實現的， 只有通過非導向傳輸才可實現。通常，對無線介質的發送與接收是靠天線發射吸收電磁波來實現的。無線傳輸方向有兩種類型：一種是定向的直線傳輸，另一種是全方位的傳輸。
無線傳輸使用的頻段很多：頻率范圍為2GHz ～ 40GHz 的稱為微波頻率； 30MHz ～ 1GHz 稱為廣播無線電波； 3×1011Hz ～ 2×1014Hz 范圍內的為紅外線頻譜。
微波系統是無線局域網中主要的傳輸介質，頻率高、帶寬寬、傳輸速率也高， 主要用于長途電信服務、語音和電視轉播。微波系統又分為地面微波通信和衛星微波通信。微波信號傳輸的主要特點如下。
（1）相鄰站點間必須直視。因為微波信號沒有繞射的功能，也不能穿越障礙物。
（2）大氣對微波的吸收與散射影響較大。
（3）具有高度的方向性。地面微波通信采用點對點式通信，衛星微波有時也可用于多點通信。
廣播無線電波是全方向性的，不要求用碟狀天線，而且無線電波波長較長，受到的衰減相對較少。廣播無線電波包括甚高頻（VHF）及部分的超高頻（UHF）頻段。
紅外線傳輸能夠穿透墻體或其他一些部件，因此微波系統中的安全問題和干擾問題都不存在，常用于醫療系統及各領域中。
目前，無線介質的數據傳輸速率為1Mbit/s ～ 2Mbit/s，若采用特殊技術可達到10Mbit/s。傳輸距離在室內為200m，室外為幾十千米。
【參考文獻】
[1] 李環. 計算機網絡技術及應用[M]. 北京：中國鐵道出版社，2012.
[2] 劉永華. 計算機網絡技術及應用[M]. 北京：中國水利水電出版社， 2009.
[3] 常國鋒. 計算機網絡技術及應用[M]. 武漢：武漢大學出版社，2013.
介紹了同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質，為學習局域網中的傳輸介質提供了良好的幫助。
【關鍵詞】
同軸電纜；雙絞線；光纖；無線介質
在網絡系統中，設備的連接，信息的傳輸，它們都是通過傳輸介質來實現的。局域網的傳輸介質可分為導向的（Guided）和非導向的（Unguided）兩類，也可稱為有線介質和無線介質。常用的有線介質有同軸電纜、雙絞線和光纖，無線介質有微波、無線電波和紅外線等。
1 同軸電纜（Coaxial Cable）
同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料和網狀的外屏蔽層，上面又覆蓋一層保護性材料。單根同軸電纜的直徑約為1.02 ～ 2.54cm，如圖1 所示。
圖1 同軸電纜結構示意圖
同軸電纜有兩種基本類型：一種類型是基帶同軸電纜；另一種類型是寬帶同軸電纜。其中，基帶同軸電纜屏蔽線是用銅做成的，它的特征阻抗為50 的電纜，傳輸速率可達10Mbit/s，用于數字傳輸。寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的， 特征阻抗為75 電纜，用于模擬傳輸，是使用有限電視電纜進行模擬信號傳輸的同軸電纜系統。
根據同軸電纜直徑的大小來劃分的話，50 的基帶同軸電纜也可以分為兩類：一類是粗同軸電纜；另一類是細同軸電纜，它們均用于總線型拓撲結構。其中， 粗纜的標準距離長，并且可靠性也高，因此它主要適用于比較大型的局域網。相對來說，細纜在安裝上比較簡單，并且造價也低。
2 雙絞線（Twisted Pairwire）
雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。它是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜（也稱雙扭線電纜），如圖2 所示。
雙絞線主要是用來傳輸模擬聲音信息的，但同樣適用于數字信號的傳輸，特別適用于較短距離的信息傳輸。在傳輸期間，信號的衰減比較大，并且產生波形畸變。雙絞線電纜主要用于星型拓撲結構， 即以集線器或交換機為中心，各工作站均用雙絞線與中心連接，可靠性比較高，若任一連線發生故障，都不會影響網絡中的其他計算機，而且故障的診斷和修復較容易。采用雙絞線的局域網的帶寬取決于所用導線的質量、長度及傳輸技術。
3 光纖
光纖和同軸電纜非常相似，但是，光纖沒有網狀屏蔽層，并且中心是光傳播的玻璃芯。光導纖維是一種細微而柔韌的媒質，芯的尺寸及純度決定了光的傳輸質量。光導纖維電纜由一捆纖維組成，簡稱為光纜。光纖的結構如圖3 所示。
圖3 光纖的結構示意圖
在數據傳輸的時候，最好的傳輸介質就是光纖，其優點主要有以下幾點：
第一，頻帶較寬。
第二，在電磁絕緣上，其性能好，并且損耗較低。
第三，衰減較小，并且，在抗干擾上性能非常好。
第四，中繼器的連接間隔較大，所以， 在整個通道中，繼器的數目可以相應的減少，進而就相應的降低了成本。
光纖可以分為兩種：一種是單模光纖（Single Mode Fiber）；另一種是多模光纖（Multi Mode Fiber）。從傳輸性能上來說，多模光纖比單模光纖較差。
用光纖來傳送電信號時，信號源有兩種光源：一種光源是發光二極管（Light- Emitting Diode，LED）；另一種光源是半導體激光二極管（Injection Laser Diode， ILD）。光纖的接收端由光電二極管PIN 構成。光纖傳輸系統的原理如圖4 所示。
4 無線介質
如果通信線路要越洋過海，翻山越嶺，那么靠導向傳輸介質是很難實現的， 只有通過非導向傳輸才可實現。通常，對無線介質的發送與接收是靠天線發射吸收電磁波來實現的。無線傳輸方向有兩種類型：一種是定向的直線傳輸，另一種是全方位的傳輸。
無線傳輸使用的頻段很多：頻率范圍為2GHz ～ 40GHz 的稱為微波頻率； 30MHz ～ 1GHz 稱為廣播無線電波； 3×1011Hz ～ 2×1014Hz 范圍內的為紅外線頻譜。
微波系統是無線局域網中主要的傳輸介質，頻率高、帶寬寬、傳輸速率也高， 主要用于長途電信服務、語音和電視轉播。微波系統又分為地面微波通信和衛星微波通信。微波信號傳輸的主要特點如下。
（1）相鄰站點間必須直視。因為微波信號沒有繞射的功能，也不能穿越障礙物。
（2）大氣對微波的吸收與散射影響較大。
（3）具有高度的方向性。地面微波通信采用點對點式通信，衛星微波有時也可用于多點通信。
廣播無線電波是全方向性的，不要求用碟狀天線，而且無線電波波長較長，受到的衰減相對較少。廣播無線電波包括甚高頻（VHF）及部分的超高頻（UHF）頻段。
紅外線傳輸能夠穿透墻體或其他一些部件，因此微波系統中的安全問題和干擾問題都不存在，常用于醫療系統及各領域中。
目前，無線介質的數據傳輸速率為1Mbit/s ～ 2Mbit/s，若采用特殊技術可達到10Mbit/s。傳輸距離在室內為200m，室外為幾十千米。
【參考文獻】
[1] 李環. 計算機網絡技術及應用[M]. 北京：中國鐵道出版社，2012.
[2] 劉永華. 計算機網絡技術及應用[M]. 北京：中國水利水電出版社， 2009.
[3] 常國鋒. 計算機網絡技術及應用[M]. 武漢：武漢大學出版社，2013.
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