計算機網(wǎng)絡技術計算機網(wǎng)絡技術第4章網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)Ch4NetworkTransmissionMedia2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有2Ch4網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)第4章的主要內(nèi)容了解網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的作用、特性和分類，掌握常用網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的基本知識，包括同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì)等。初步了解結構化布線技術。第4章的授課安排課堂講授：2～4課時[課外8課時]第4章的重點和難點雙絞線的相關知識與技能光纖與光纜的相關知識2023年2月6日3江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有CH4網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)第1節(jié)網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)概述Section1IntroductiontoNetworkTransmissionMedia2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有5網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)概述網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的基本概念——信號載體、物理通路網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)與通信信道的關系網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)和通信設備之間的關系通信設備通過網(wǎng)絡接口連接傳輸介質(zhì)不同的傳輸介質(zhì)需要使用不同的網(wǎng)絡接口不同的傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡接口提供給通信設備的通信模式、通信速度、通信效率等性能不同網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的基本分類有形介質(zhì)：有線傳輸介質(zhì)——雙絞線等無形介質(zhì)：無線傳輸介質(zhì)——微波等2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有6網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的特性物理特性：介質(zhì)物理結構的描述傳輸特性：允許使用的信號類型、調(diào)制技術、傳輸容量和信號頻率范圍等連通特性：允許點-點連接或多點連接（共享介質(zhì)連接）地理范圍：最大的傳輸距離抗干擾性：噪聲干擾對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懩芰ο鄬r格：相關器件、安裝、維護等費用其他特性……2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有7網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的使用網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的鋪設根據(jù)網(wǎng)絡建設和使用者的不同需求，不同類型的傳輸介質(zhì)可能會采用不同的鋪設方式如何把設備和網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)連接起來？需要根據(jù)不同的傳輸介質(zhì)類型和設備提供的接口類型選用不同的連接接頭或連接方式網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的維護與監(jiān)控網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的安全性問題2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有9網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的種類2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有10CH4網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)第2節(jié)同軸電纜Section2CoaxialCable2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有11同軸電纜的結構2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有13同軸電纜的分類根據(jù)電纜頻帶的不同分類基帶同軸電纜——基帶傳輸技術（模擬/數(shù)字信號，用于計算機網(wǎng)絡時為數(shù)字信號，阻抗為50歐姆。）——根據(jù)電纜直徑不同分為兩種。粗同軸電纜（粗纜）——內(nèi)芯導體直徑為1/2英寸[用于10Base-5以太網(wǎng)]細同軸電纜（細纜）——內(nèi)芯導體直徑為1/4英寸[用于10Base-2以太網(wǎng)]寬帶同軸電纜——又稱射頻電纜，頻帶傳輸技術（模擬信號，采用頻帶復用技術在一條電纜中同時傳輸多路模擬信號，主要用于有線電視系統(tǒng)等領域，阻抗為75歐姆。）2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有14粗纜最早的以太網(wǎng)Ethernet技術采用粗同軸電纜作為共享傳輸介質(zhì)，目前已經(jīng)淘汰。粗纜的阻抗為50歐姆，電纜標準代號為RG-8/RG-11,無中繼時最大傳輸距離為500米，應用于10BASE-5物理層標準。粗纜的安裝和使用相對困難，成本較高，但達到的網(wǎng)絡傳輸性能比細纜好，適用于規(guī)模較大的局域網(wǎng)。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有15細纜細纜是在粗纜網(wǎng)絡構建與使用過程中產(chǎn)生的一系列“麻煩”問題的基礎上進行改進和演變而形成的新型傳輸介質(zhì)。細纜的阻抗為50歐姆，電纜標準代號為RG-58，無中繼時的最大傳輸距離為185米（約等于200米），主要應用于10BASE-2物理層標準。細纜的安裝和使用相對容易，組網(wǎng)成本較低，但達到的網(wǎng)絡傳輸性能比粗纜差，但能很好滿足大多數(shù)場合的需要，適用于規(guī)模較小的局域網(wǎng)，在計算機網(wǎng)絡發(fā)展歷史中有重要地位。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有1710Base-2細纜網(wǎng)2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有1850歐姆粗纜BNCT型/桶型連接器BNC接口、終結電阻185m、925m5個網(wǎng)段、4個中繼器每網(wǎng)段最大節(jié)點數(shù)30個最小間距0.5m、10Mbps粗纜/細纜以太網(wǎng)的5-4-3規(guī)則使用細纜組網(wǎng)2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有19雙絞線概述雙絞線的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀最初是為語音通信而設計的傳輸介質(zhì)現(xiàn)在應用于近距離通信的高速局域網(wǎng)雙絞線的主要應用領域和適用的拓撲結構語音通信領域——點對點結構局域網(wǎng)絡通信——點對點結構或共享介質(zhì)雙絞線適用的信號和傳輸技術語音通信領域——模擬信號——基帶傳輸局域網(wǎng)絡通信——數(shù)字信號——基帶傳輸緣何稱為雙絞線TwistedPairCable？兩根平行的傳輸介質(zhì)在傳輸信號的過程中有明顯的天線效應，既可以發(fā)射傳輸?shù)男盘?，也容易受外界干擾信號的影響。兩根（一對）線按一定密度絞合在一起可顯著地降低天線效應，絞合密度應根據(jù)傳輸信號頻率（即數(shù)據(jù)傳輸速率）來確定。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有21雙絞線的分類按是否進行屏蔽劃分UTP：UnshieldedTwisted-Pair非屏蔽雙絞線STP：ShieldedTwisted-Pair屏蔽雙絞線FTP：FoilTwisted-Pair單層整體屏蔽雙絞線2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有22STP屏蔽雙絞線[ShieldedTwisted-Pair]的屏蔽層可以有效減小輻射，但并不能完全消除輻射。屏蔽雙絞線價格相對較高，安裝比非屏蔽雙絞線困難。由于有屏蔽層，電纜硬度大，不易彎曲。類似于同軸電纜，屏蔽層必須專門處理，必須配有支持屏蔽功能的特殊連結器和相應的安裝技術。STP/FTP具有較高的傳輸速率，5類線在100米內(nèi)可達到155Mbps，而同類UTP僅達到100Mbps。僅在特定應用領域或物理安全性等要求較高時才采用STP或FTP。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有23UTP無屏蔽外套直徑小，節(jié)省所占用的空間。重量輕，易彎曲，易安裝。將串擾減至最小或加以消除。具有較好的阻燃性。具有獨立性和靈活性，適用于結構化綜合布線。線纜成本和安裝維護成本均較低。一般場合下均選用UTP作為網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有25UTP的結構2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有26雙絞線的類別一類線：主要用于語音傳輸（主要用于八十年代初之前的電話線纜），不能用于數(shù)據(jù)傳輸。二類線：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率為4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4Mbps規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊令牌環(huán)網(wǎng)絡。三類線：傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸,主要用于早期以太網(wǎng)物理層標準10BASE-T。四類線：傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T以太網(wǎng)。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有27UTP的使用當前設計計算機網(wǎng)絡時，常選用5類/超5類/6類UTP，適用于星型拓撲結構和樹型拓撲結構的網(wǎng)絡[10/100/1000Base-Tx標準]。每根UTP電纜/跳線的兩頭可各自連接一個設備。采用RJ-45標準的接口與接頭連接設備和UTP。每根UTP電纜構成一個點對點的通信信道。連接兩個設備的UTP電纜最大長度為100m。根據(jù)布線和線路走向的需要，連接兩個設備的UTP電纜可以由多段串接而成，但最好是直通不間斷式的連接方式。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有2910Base-T網(wǎng)絡2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有30星型結構的網(wǎng)絡中有一個中心網(wǎng)絡設備，早期網(wǎng)絡中采用集線器HUB，現(xiàn)在網(wǎng)絡中采用性能更好的交換機。集線器或交換機是一個多端口的網(wǎng)絡設備。每個端口都可以使用雙絞線連接一個計算機或其他網(wǎng)絡設備，這條雙絞線的長度限制在100米之內(nèi)。RJ-45接口使用UTP組網(wǎng)2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有31UTPRJ-45接口引腳定義2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有32引腳10/100Mbps以太網(wǎng)1000Mbps以太網(wǎng)1TX+BI_DA+2TX-BI_DA-3RX+BI_DB+4未定義BI_DC+5未定義BI_DC-6RX-BI_DB-7未定義BI_DD+8未定義BI_DD-UTPRJ-45接線標準2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有33EIA/TIA568A標準EIA/TIA568B標準請記住標準雙絞線中四組線的顏色：Orange、Green、Blue、Brown兩種UTP電纜的使用2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有34交叉電纜或直通電纜交叉電纜直通電纜常用雙絞線品牌2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有35CH4網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)第4節(jié)光纖與光纜Section4Fiber2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有36光纖概述光纖是光導纖維的簡稱，是使用石英玻璃或塑料制成的光信號傳輸介質(zhì)。光纜由多根光纖共同構成，外形如同電纜。光纖/光纜的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀20世紀60年代后期由英藉華人高錕（K.C.Kao)博士發(fā)明光纖。20世紀70年代中后期開始光纖/光纜開始應用于電信通信領域。20世紀80年代初計算機網(wǎng)絡領域開始應用光纖作為高速遠距離聯(lián)網(wǎng)的傳輸介質(zhì)。21世紀是光通信時代，光纖/光纜使用大幅增加，光通信技術成為通信技術制高點。目前，光纖中的光信號只能單向傳輸，一次通信必須由收/發(fā)兩根光纖組成雙向信號傳輸通道實施，這樣的傳輸通道也屬于點對點的信道。當前絕大多數(shù)通信設備仍然是電信號設備，因此利用光纖通信須實現(xiàn)光/電信號轉換，轉換技術和設備等是制約光纖通信技術發(fā)展的主要因素之一。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有37光通信基本原理2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有38光纖收發(fā)器電光轉換電光轉換光電轉換光電轉換光纖收發(fā)器電信號（發(fā)出）電信號（接收）電信號（接收）電信號（發(fā)出）光信號光纖光纜光纖收發(fā)器由光/電轉換和電/光轉換兩部分構成，類似于MODEM，實際上這兩個部分可以合成一個設備。當前很多高級網(wǎng)絡通信設備直接集成光纖收發(fā)器，使得這些設備可直接使用光纖/光纜作為傳輸介質(zhì)。光纖的構成與工作原理不及頭發(fā)絲粗細的光纖一般由三層物質(zhì)構成纖芯：具有高折射率的石英玻璃纖維或塑料纖維制成，是光傳輸?shù)闹饕ǖ?。[約幾微米~幾十微米]包層：低折射率玻璃封套，提供反射面和光隔離。外套：一層很薄的塑料封套，其保護作用。光纖中信號傳輸?shù)幕驹怼霉獾恼凵浜头瓷湓?。光纜由多根光纖加上輔助裝置及外層護套等共同構成的，分為室內(nèi)光纜和室外光纜。[一般無法直接使用光纖！]2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有39光纜（室外）的構成2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有40光纜（室內(nèi)）的構成2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有41光纖的分類2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有42多模光纖MMF單模光纖SMF多束光線以不同的反射角傳播光纖的直徑減小到僅允許一個波長的光波傳輸，單束光線沿直線傳播多模光纖的纖芯直徑一般為50~62.5μm，包層外直徑125μm，單模光纖的纖芯直徑一般為8.3μm，包層外直徑125μm。多模光纖一般采用普通的發(fā)光二極管LED作為光源，而單模光纖則需使用激光二極管LD最為光源。多模光纖常用的光波波長是850nm和1300nm，單模光纖常用的光波波長是1310nm和1550nm。多模光纖傳輸速率較低，傳輸距離有限，成本低，常用于短距離通信，尤其適用于建筑物內(nèi)部。單模光纖傳輸速率和傳輸距離都較大，但成本較高，常用于高速遠距離通信。光纖/光纜的使用2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有43光通信設備2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有44光通信的特點和銅纜相比，光纖/光纜具有明顯的優(yōu)點，也有一些無法克服的缺點。傳輸信號頻帶寬，單根光纖通信容量大。信號在傳輸過程中衰減很小傳輸距離大?？闺姶鸥蓴_能力強，通信保密性強?？够瘜W腐蝕能力強，滿足特定應用需求。光纖尺寸小，重量輕，便于運輸和鋪設。光纖制作原材料資源豐富，成本低。光纖彎曲半徑不宜過小，切斷和連接操作技術復雜，分路、耦合麻煩。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有45CH4網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)第5節(jié)無線傳輸介質(zhì)Section5WirelessTransmissionMedia2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有46無線傳輸介質(zhì)概述利用有線傳輸介質(zhì)組網(wǎng)的最大弱點布線帶來的相關問題——安裝、使用、維護、升級等入網(wǎng)節(jié)點位置的相對固定性——“尾巴”——機動性靈活性較低無線傳輸是指利用空氣作為傳輸介質(zhì)傳輸電磁波/光波信號的方式，通信的節(jié)點之間不存在物理連接。沒有“煩惱的”網(wǎng)絡布線問題大幅增加入網(wǎng)節(jié)點的移動性和機動性聯(lián)網(wǎng)距離可以適當增加，網(wǎng)絡覆蓋范圍大信號傳輸被干擾的可能性大，保密性問題突出無線傳輸一般采用點對點的方式進行。無線網(wǎng)絡是對有線網(wǎng)絡的重要補充，而不是完全替代有線網(wǎng)絡，當前無線網(wǎng)絡的傳輸速度、聯(lián)網(wǎng)安全性等方面正在全面提高，使無線網(wǎng)絡的重要性日趨顯現(xiàn)。2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有47電磁波頻譜2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有48頻率資源是屬于全人類的寶貴資源！當發(fā)射功率/傳輸距離達到規(guī)定范圍時必須申請才能使用相應的信號頻率。大部分頻率資源掌握在美國人手里！無線電頻段2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有49段號頻段名稱頻段范圍

（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍

（含上限，不含下限）1極低頻(ELF)3～30赫（Hz）極長波100～10兆米2超低頻(SLF)30～300赫（Hz）超長波10～1兆米3特低頻(ULF)300～3000赫（Hz）特長波100～10萬米4甚低頻（VLF）3～30千赫（KHz）甚長波10～1萬米5低頻（LF）30～300千赫（KHz）長波10～1千米6中頻（MF）300～3000千赫（KHz）中波10～1百米7高頻（HF）3～30兆赫（MHz）短波100～10米8甚高頻（VHF）30～300兆赫（MHz）超短波10米～1米無線電通信2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有50低頻段通過空氣由地波直接傳輸，高頻段通過電離層由天波傳輸。低頻段無線電信號穿越障礙物能力較強，傳輸距離較遠，但隨距離的增大信號幅度衰減速度也快，抗干擾能力較低。高頻段無線電信號穿越障礙物的能力較弱，接近于直線傳輸，傳輸距離較遠，抗干擾能力較好，但受自然環(huán)境氣候因素影響比較明顯。無線電信號頻率主要用于各種民用或軍用目的，如廣播、電視、電臺等，頻率資源基本占滿，較少用于計算機網(wǎng)絡。微波頻段2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有51段號頻段名稱頻段范圍

（含上限，不含下限）波段名稱波長范圍

（含上限，不含下限）9特高頻（UHF）300～3000兆赫（MHz）分米波10～1分米10超高頻（SHF）3～30吉赫（GHz）厘米波10～1厘米11極高頻（EHF）30～300吉赫（GHz）毫米波10～1毫米12至高頻300～3000吉赫（GHz）絲米波10～1絲米微波通信2023年2月6日江南大學人文學院倪玉興2008-2012版權所有52微波信號頻帶寬，傳輸距離遠，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，受自然氣候因素影響較小，但通信成本較高，技術難度較大，通信保密性差。近距離通信時微波信號以直線方式傳播，無需太大的發(fā)射功率就可以傳輸較遠的距離。當需要更遠的傳輸距離時，應采用中繼的方式進行通信。第一種中繼方式采用地面中繼站實施，每50km左右設置一個中繼站。第二種中繼方式采用衛(wèi)星中繼實施，地面站把信號上行到衛(wèi)星，再由衛(wèi)星上的轉發(fā)器下行到其他地面站。當前計算機無線網(wǎng)絡中主要使用微波技術來實現(xiàn)，但可使用的微波頻段資源也比較狹窄。紅外線和激光通信紅外線(Infrared)信號傳輸通信數(shù)據(jù)傳輸速度較低，常應用于雙機點對點連接方式，如臺式機和筆記本之間的通信，紅外遙控器與接收裝置之間的通信等。傳輸距離近，可視直線距離，不能穿越障礙物。不受電磁波等干擾影響，抗干擾性好，但易受氣候因素影響。不易被發(fā)現(xiàn)和截獲，通信保密性較好。通信系統(tǒng)結構簡單，成本低。通信協(xié)議由紅外數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA等組織制定推廣。激光(Laser)信號傳輸激光是高度集中的單色相干光，20世紀60年代發(fā)明。激光在大氣中傳播時容易受到自然氣候因素的影響，因此