网络通信的传输介质

常用传输介质比较
非屏蔽双绞线
分类
3类 5类
传输速率 3类UTP最大16Mbps 5类UTP最大155Mbps
地理范围 100米左右
差错率 成本
－５ －６
一般(10~10) 低
基带同轴电缆
粗缆
细缆
因种类、距离不同， 变化较大(但总要
高于UTP)
细缆小于800米
粗缆小于2500米
－７ －９
中等(10~10)
• 卫星通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式。商用的通信卫星一
般被发射在赤道上方3.6万公里的同步轨道上，另外也有中低轨道的小卫星通信， 如Motorala公司的铱星系统。
特点是：
适合与很长距离的传输，如国际之间、洲际之间； 传输延时较大，一般为500ms左右； 费用较高。
3.2.5 几种传输介质的比较
保护层(塑料)
3、单模和多模两种
单模光纤指光纤做得极细，接近光波波长，光信号只能与光纤轴成单个可辨角度传
输。多模光纤的纤芯比单模的粗，光信号与光纤轴成多个可辨角度传输。单模光纤成本
较高，但性能很好，在几十公里内能以几千兆bps的速率传输数据。多模光纤成本较低，
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但性能比单模光纤差一些。
光纤
• 昂贵的传输媒介 • 不受电信号的干扰 • 使用于长距离、高
非屏蔽双绞线有1、2、3、4、5五类，常用的是3类线和5类线，5类线既可支持 100Mbps的快速以太网连接，又可支持到150Mbps的ATM数据传输，是连接桌面设备
的首选传输介质。
双绞线
最便宜的 传输媒介
易受环境 中电信号 的干扰
通常用于较短 距离的连接
3. 2. 2 同轴电缆(coaxial cable)
外导体(编织状)
外保护层(塑料)
同轴电缆基本结构示意图
同轴电缆支持点到点连接，也支持多点连接。分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。
基带同轴电缆一般用于二进制数据信号的传输，多用于计算机局域网；宽带同轴电缆主 要用于高带宽数据通信，支持多路复用。
基带同轴电缆又分为粗缆和细缆。粗缆多用于局域网主干，支持2500米的传输距离，可以连接数千 台设备，但其价格较高；细缆多用于与用户桌面连接，级连使用可支持800米的传输距离，但一般 不超过180米，可以连接数千台设备。
1、 光纤通信的原理
见图，入射角∠１∠２∠３逐渐增大，∠1’∠2’是折射角，当入光纤通信的原理， 是基于光线由光密介质进入光疏介质时，在入射角足够大的情况下会发生全反射 的特性射角达到∠3时，发生全反射，即光波能量几乎全部反射，这样才可以达到 长距离高速传输的目的。
折射光 折
1'
2' 射
光
光疏介质
1
基带同轴电缆的最大优点是抗干扰性强，而且支持多点连接。缺点是物理可靠性不好， 在公用机房、教学楼等人员嘈杂的地方，极易出现故障，而且一点发生故障，整段局域 网都无法通信，所以基本已被非屏蔽双绞线所取代。
同轴电缆
比较便宜
绝缘层保护
外层绝缘层
外导体
3.2.3 光缆(optical fiber)
光纤即光导纤维。利用光导纤维作为光的传输介质，以光波为信号载体的光纤通 信，只20/30年的历史。 1960年，美MAINMAN，红宝石激光器 1966年，英 籍华人高锟（C。K。KAO）博士提出，Sio2 石英玻璃制成光纤，低消耗 1970 年，美国康宁公司制出了损耗为20分贝的光纤。
同轴电缆由同轴的内外两个导体组成，内导体是一根金属线，外导体是一根圆柱形的 套管，一般是细金属线编制成的网状结构，内外导体之间有绝缘层。如图。
另外，同轴电缆的两端需要有终结器(用50欧姆或75欧姆的电阻连接内外导体)，中间 连接需要收发器、T形头、筒形连接器等器件。
外保护层(塑料)
绝缘层 绝缘层
外导体(编织状) 内导体(铜芯)
速率的信号传输
3.2.4 无线传输介质
无线电、微波、卫星、移动通信等，各种无线介质传输介质对应的电磁波谱范围如图所示。
频率 (Hz)
10 4
105 10 6
10 7
10 8
10 9 10 10 1011 1012 1013 1014 1015 1016
无线电
微波
红外
紫外线
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆 无线电AM 无线电FM
钢铠 光纤(多根)
钢铠
室内光纤，主要用于室内，单根光纤加上稍许保护材料。光波在纤芯上传播。
纤芯是一种直径50到100微米的柔软的光导介质，成分主要是二氧化硅。在折射率
较高的纤芯外面，由折射率较低的包层包裹着，以保证在界面上光波可以发生全反射。
填充物 填充物
光纤(单根)
保护层(塑料)
纤芯 (50～100微米)
电视
地面微波 通信
各通信类型使用的电磁波谱范围
在计算机网络领域，无线通信介质主要是微波和卫星。 • 微波通信是指用频率在100MHz到10GHz的微波信号进行通信。
特点是：
只能进行可视范围内的通信； 大气对微波信号的吸收与散射影响较大。 微波通信主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点 到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。
3.2 网络通信的传输介质
信道是指以传输介质为为基础的信号通路，它是传输数据的物理基础。 有线传输介质：包括双绞线、同轴电缆和光纤。 无线传输介质：包括无线电、微波、卫星、移动通信等各种通信介质。
3.2.1 双绞线（twisted pair)
每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成，每根铜线的直径大约1mm。 减少电磁干扰，提高传输质量。电话线就是双绞线。 双绞线可以用于传输模拟传输或数字传输。 计算机局域网中经常使用的双绞线有屏蔽和非屏蔽之分。 屏蔽双绞线(STP，Shielded Twisted Pair)： 抗干扰性好，性能高，用于远程中继线时，最大距离可以达到十几公里。但成本也较高， 所以一直没有广泛使用。 非屏蔽双绞线(UTP，Unshielded Twisted Pair)： 非屏蔽双绞线的传输距离一般为100米由于它较好的性能价格比，目前被广泛使用。
2
3
入 射 光
反射光
光密介质
光纤通信的原理
2. 室外光缆和室内光纤
光纤传输介质有室外光缆和室内光纤之分 室外光缆，主要用于室外环境，可以架空或走地下管道。由于室外光缆所处环境比较
恶劣，需要防水、防晒、防压、防化学侵蚀等，所以需要有很好保护，其结构如图所示。
外铠(塑料)
外铠(塑料)
填充物
填充物
室外光缆
中
光纤 单模 多模
几千Mbps
卫星
同步
低轨
根据租用费用变化较大
几公里到几十公里
－１０
最低(10) 较高
很大
高 高
下表列出了计算机通信中几种传输介质的比较。
我们在选择通信
介质的时候，一定要从性能、价格和使用场合等各个角度综合考虑，一般来说，影响
传输介质选择的因素包括：
• 拓扑结构：(如星形结构不适合选用同轴电缆，可选择双绞线方等方式) • 容量：介质提供的传输速率应能够满足要求 • 可靠性(差错率)：在可能的情况下，尽量选择可靠性高的介质 • 应用环境：包括传输距离、环境恶劣程度、信号强度等等