计算机网络中的数据传输介质

教学目标
了解数据传输介质的概念及分类
了解网络中常用的传输介质
教学内容
传输介质的基本概念
传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。

常用的传输介质可分为有线（双绞线、同轴电缆和光
纤）和无线两类。

双绞线
双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两类，可以用于传输模拟或数字信号，常用点到点连接，也
可用于多点连接。

在三种有线传输介质中，双绞线的地理范
围最小、抗干扰性最低，但价格最便宜，是当前使用最普遍
的传输介质。

同轴电缆
同轴电缆有基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种基本类型。

其中，基带同轴电缆用来传输数字信号，宽带同轴电
缆可以传输模拟或数字信号。

同轴电缆可用于点到点连接或
多点连接。

在三种有线传输介质中，同轴电缆的地理范围中
等、抗干扰性中等，价格也中等。

光纤
光纤分单模光纤和多模光纤两种，只能单向传输数字
信号，用于点到点连接。

在三种有线传输介质中，光纤性能最好、传输距离长、不受电磁干扰或噪声影响、体积小、重量轻，但价格也是最高的。

无线介质
常用的无线介质是无线电波和微波等。

无线传输不需铺设网络传输线，而且网络终端移动方便。

其中，微波通信常用的有地面微波通信和卫星通信两种。

重点/难点
双绞线和光纤的特点及应用
传输介质的基本概念
传输介质基本概念
数据传输介质是指传送信息的载体，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。

因此，传输介质也称传输媒体、传输媒介或传输线路。

1. 传输介质的分类
通信介质分为有线介质和无线介质两大类。

网络中常用的有线介质是双绞线、同轴电缆和光纤；常用的无线介质是无线电波、微波和红外线等。

2. 传输介质的特性
数据传输的质量除了与传送的数据信号及收发两端的设备特性有关外，还直接与通信线路本身的机械和电气特性有
关。

这些特性主要包括：
☆ 物理特性：指传输介质的特征。

☆ 传输特性：传输信号调制技术、信道容量及传输的频带范围。

☆ 覆盖地理范围：指在不用中继设备情况下，无失真传输所能达到的最大距离。

☆ 抗干扰特性：指防止噪声对传输信息影响的能力。

☆ 价格：指线路安装、维护等费用总和。

双绞线
双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成，如图2-2-1所示。

把两条导线按一定密度对扭在一起可以减少相互间的电磁干扰。

图2-2-1 双绞线
1. 双绞线和双绞线电缆
双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。

双绞线一般分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种。

(1) 非屏蔽双绞线（UTP）将一对或多对双绞线线对放入一个绝缘套管。

图2-2-2 UTP
国际电器工业协会(EIA)为双绞线定义了1到5类不同的质量级别。

计算机网络中常用的是3类和5类：
3类适用速率小于16Mbps的计算机网络，例如，
10Mbps以太网
5类支持快速以太网（100Mbps）
超5类支持千兆以太网（1000Mbps）
(2) 屏蔽双绞线（STP）在一对或多对双绞线线对的外面加上一个用金属丝编织成的屏蔽层，然后再放入一个绝缘套管。

按屏蔽层设置的不同又分为外层屏蔽双绞线和全屏蔽双绞线，如图2-2-3所示。

屏蔽双绞线的价格比非屏蔽双绞线高。

图2-2-3 外层屏蔽双绞线和全屏蔽双绞线
2. 双绞线特性
☆ 传输特性：双绞线既可以用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。

例如，早期电话系统以及目前电话系统中的用户环路部分就是采用双绞线进行声音的模拟信号传输；而电话系统中的T1线路是采用双绞线传输数字信号，总的数据传输速率可达1.544Mbps。

☆ 连通性: 常用于点到点连接，也可用于多点连接。

☆ 地理范围: 双绞线可以很容易地在15公里或更大范围内提供数据传输。

例如，在100Kbps速率下传输距离可达1公里。

但是在10Mbps或100Mbps速率下的10BASE-T和100BASE-T局域网中，传输距离不能超过100m。

☆ 抗干扰性: 在低频传输时，抗干扰性高于同轴电缆；而在10～100KHz时，则低于同轴电缆。

☆ 价格: 在双绞线、同轴电缆和光纤三种有线介质中，双绞线的价格最便宜。

同轴电缆
同轴电缆由四层按"同轴"形式构成，如图2-2-4所示。

从里向外分别是：
图2-2-4 同轴电缆结构
内芯金属导体，用于传输数据
绝缘层用于内芯与屏蔽层间的绝缘
屏蔽层金属导体，用于屏蔽外部的干扰
塑料外套用于保护电缆
1. 同轴电缆物理特性
同轴电缆内芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。

同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。

(1) 基带同轴电缆
采用基带传输，即采用数字信号进行传输，用于构建LAN。

常用的基带同轴电缆有以下两种：
50Ω ，RG-8和RG-11（用于粗缆以太网）
50Ω ，RG-58（用于细缆以太网）
(2) 宽带同轴电缆（75Ω ，RG-59）
采用宽带传输，即采用模拟信号进行传输，用于构建有线电视网。

2. 同轴电缆的其他特性
传输特性
基带同轴电缆用于传输数字信号，采用曼彻斯特编
码，速率最高可达10Mbps。

宽带同轴电缆既可以传输模拟信号，又可以传输数字信号。

连通性
可用于点到点连接和多点连接。

地理范围
典型基带同轴电缆的最大距离限制在几km内，宽带同轴电缆可达十几km。

但是在10BASE5粗缆以太网中，传输距离最大为500m，在10BASE2细缆以太网中，传输距离最大为185m。

抗干扰性
抗干扰性通常高于双绞线。

价格
高于双绞线，低于光纤。

光纤
光纤由纤芯和包层构成：
纤芯: 传输光信号，光信号中携带用户数据。

包层: 折射率比玻璃芯低，可使光信号在玻璃芯内反射传输。

塑料外套: 用于保护光纤
光缆可以是单根光纤，但通常由多根光纤构成，外面有外壳保护，以保证光缆有一定的强度。

1. 光纤的物理特性
数据在玻璃纤维中通过光信号进行传输。

光纤可分为单模光纤和多模光纤。

(1) 多模光纤
允许许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，即有多条光路。

在无中继条件下，传播距离可达几km，采用LED作为光源。

图2-2-6 多模传输示意图
(2) 单模光纤
光纤直径与光波波长相等，只允许一条光线在一条光纤中直线传输，即只有一条光路。

在无中继条件下，传播距离可达几十km，采用激光作为光源。

图2-2-7 单模传输示意图
单模光纤容量大于多模光纤，价格也高于多模光纤。

2. 光纤的的其他特性
传输特性
每一根光纤任何时候只能单向传输数字信号。

因此，要实现双向通信就必须成对使用。

连通性
用于点到点连接。

地理范围
在6km～8km的距离内，不用中继器。

抗干扰性
不受外界的电磁干扰或噪声影响。

价格
在双绞线、同轴电缆和光纤三种有线介质中，光纤的价格最高。

光纤与铜缆相比，其优点是高带宽、衰减小、不受电磁干扰、细且重量轻、安全性好；缺点是单向传输、且价格比较昂贵。

无线介质
使用无线介质，是指在两个通信设备之间不使用任何
物理的连接器，即无需铺设网络传输线。

常用的无线介质是微波。

微波通信常用的有地面微波通信和卫星通信两种。

1. 地面微波通信
图2-2-8 地面微波通信
地面微波通信示意如图2-2-8所示。

它的优点是：频带宽、信道容量大、初建费用小，既可传输模拟信号，又可传输数字信号；但方向性强（必须直线传播）、保密性差。

2. 卫星通信
在卫星通信中，通信卫星是微波通信的中继站，如图2-2-9所示。

它的优点是：容量大、可靠性高、通信成本与两站点之间的距离无关，传输距离远、覆盖面广、具有广播特征；缺点是：一次性投资大、传输延迟时间长。

同步卫星传输延迟的典型值为270ms，而微波链路的传播延迟大约为3us/km，电磁波在电缆中的传播延迟大约为5us/km。

图2-2-9 卫星通信
课前自测
一、填空题
1.用于计算机网络的传输介质有两类：和无线介质。

2.同轴电缆可分为
3.光纤通信中，根据是否允许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，可将光纤分为和
4.基带同轴电缆采用数字信号进行传输，通常采用总线拓扑，传输距离可达几公里；宽带同轴电缆采用
/树形拓扑，传输距离可达几十公里。

5.对于双绞线，UTP指，STP指。

二、选择题
1.在下列传输介质中，不受电磁干扰或噪声影响的是
A. 双
绞线B. 通信卫星
C. 同轴电
缆
D. 光纤。

2.在下列传输介质中，通信成本与距离无关的是
A. 双
绞线B. 通信卫星
C. 同轴电
缆
D. 光纤
A. 光
纤传输技术B. 微波传输技
术
C. 双绞线
传输技术
D. 同轴电缆传输技
术
A. 光
纤传输技术B. 微波传输技
术
C. 红外线
传输技术
D. 激光传输技术
5.国际电器工业协会(EIA)为双绞线定义了1到5类不同的质量级别。

计算机网络中常用的是3类和
A. 1
B. 2
C. 4
D. 5
课后习题
1.常用的传输介质有哪几种？各有何特点？
2.双绞线中的两条线为什么要扭在一起？
3.基带传输和宽带传输的区别是什么？
4.有线电视系统的CATV电缆属于哪一类传输介质，它能传输
什么类型的数据？
填空题：
题号填空一答案填空二答案
1 有线介质
2 基带同轴电缆
3 单模光纤多模光纤
4 双向模拟信号
5 非屏蔽双绞线屏蔽双绞线
选择题：
题号答案
1 D
2 B
3 B
4 A
5 D
课后习题：
题号答案
1 常用的传输介质可分为有线介质和无线介质两类。

(1) 有线介质：常用的有线介质有：双绞线、同轴电缆和光纤。

双绞线是铜缆，分非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两类，可以用于传输模拟/数字信号，也可以用于点到点连接（常用）或多点连接。

在三种有线媒体中，双绞线的地理范围最小、抗干扰性最低，但价格最便宜。

同轴电缆是铜缆，分基带同轴电缆和宽带同轴电缆。

其中，基带同轴电缆可以传输数字信号，宽带同轴电缆可以传输模拟/数字信号。

同轴电缆既可以用于点到点连接，也可以用于多点连接；在三种有线媒体中，同轴电缆的地理范围中等、抗干扰性中等，价格也中等。

光纤是光缆，分单模光纤和多模光纤，只能单向传输数字信号，用于点到点连接。

在三种有线媒体中，光纤性能最好：传输距离长、不受电磁干扰或噪声影响、体积小、重量轻，但价格高。

(2) 无线介质：常用的无线介质有无线电、微波、红外线和激光等。

无线传输不需铺设网络传输线，而且网络终端移动方便。

其中微波通信常用的有地面微波通信和卫星通信两种。

2 可以减少相互间的电磁干扰。

3 基带传输采用数字信号进行传输，主要特点为：数字信号传输、双向传输、总线拓扑、距离达几公里。

宽带传输采用模拟信号进行传输，主要特点为：模拟信号传输、单向传输、总线或树形拓扑、距离达几十公里。

4 有线电视系统的CATV电缆属于宽带同轴电缆。

它不仅能传输数字信号，还可以传输图像和语音等模拟信号。