笫2章傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)編碼

第二章

傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)編碼 2.1概述

物理傳輸媒體

medium，在這里指的是通信中實(shí)際傳送信息的物理載體，早期有的書(shū)中也譯為介質(zhì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的物理傳輸媒體可分為導(dǎo)向(guided)和非導(dǎo)向(unguided)兩大類(lèi)，俗稱(chēng)有線和無(wú)線雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種導(dǎo)向媒體

無(wú)線電通信、微波通信、紅外通信、激光通信以及衛(wèi)星傳送信息的載體都是屬于非導(dǎo)向媒體（無(wú)形的，不占用空間，統(tǒng)稱(chēng)為spacefree的媒體）微波端站光纖通信微波通信衛(wèi)星通信微波端站復(fù)用設(shè)備復(fù)用設(shè)備現(xiàn)代通信網(wǎng)中的傳輸手段2.2.1雙絞線雙絞線(twistedpair)特點(diǎn)：最經(jīng)常使用的物理媒體相對(duì)于其它有線物理媒體（同軸電纜和光纖）來(lái)說(shuō)，價(jià)格便宜也易于安裝與使用其性能一般也較差（指它的傳輸距離、抗干擾性能和帶寬或數(shù)據(jù)速率而言）圖2.4雙絞線2.2金屬導(dǎo)體2.2.1雙絞線（續(xù)）圖2.5大對(duì)數(shù)電纜（粗的電纜）2.2.1雙絞線（續(xù)）雙絞線分類(lèi)：非屏蔽UTP（UnshieldedTwistedPair）普通電話線UTP易受外部的干擾，包括來(lái)自環(huán)境噪聲和附近其它雙絞線的干擾。屏蔽STP（ShieldedTwistedPair）抗干擾性能更好，但比UTP昂貴，而且要保證全程屏蔽并且金屬包層良好地接地，安裝也困難

2.2.1雙絞線（續(xù)）雙絞線實(shí)際上是分類(lèi)(category)的。類(lèi)越高則性能也越好，也就是說(shuō)在一定距離內(nèi)可傳輸更高數(shù)據(jù)速率的信號(hào)，但價(jià)格也越貴。下面是常用的幾類(lèi)雙絞線的性能和主要用途：Category3：支持?jǐn)?shù)據(jù)速率可達(dá)10Mbps，常用于傳輸話音和普通以太網(wǎng)（Ethernet）Category5(100MHz)：支持?jǐn)?shù)據(jù)速率可達(dá)100Mbps，常用于快速以太網(wǎng)(FastEthernet)Category5e(350MHz)：數(shù)據(jù)速率可達(dá)1000Mbps，常用于千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)上面的Category5e就是通常說(shuō)的超5類(lèi)線，所有支持的數(shù)據(jù)速率都是指在一定的距離內(nèi)，如不超過(guò)80米?，F(xiàn)在已有更高性能的6類(lèi)非屏蔽雙絞線(UTP6)，可用來(lái)支持千兆以太網(wǎng)2.2.1雙絞線（續(xù)）雙絞線的連接器也已標(biāo)準(zhǔn)化，最常用的是RJ（Registered

Jack）11(3pairs)和RJ45(4pairs)，如圖2.6所示圖2.6 RJ45和RJ112.2.2同軸電纜同軸電纜（coaxialcable）也像雙絞線那樣由一對(duì)導(dǎo)體組成，但它們是按“同軸”的形式構(gòu)成線對(duì)分類(lèi)：基帶（baseband

）同軸電纜（阻抗50Ω）寬帶（broadband）同軸電纜（阻抗為75Ω）圖2.9同軸電纜2.2.2同軸電纜（續(xù)）同軸電纜與雙絞線比較，價(jià)格貴，但帶寬、數(shù)據(jù)速率高、傳輸距離長(zhǎng)和抗干擾能力強(qiáng)連接器圖2.10同軸電纜連接器2.3光纖光纖是一根很細(xì)的可傳導(dǎo)光線的纖維媒體，其半徑僅幾微米至一、二百微米。制造光纖的材料可以是超純硅、合成玻璃或塑料用超純硅制成的光纖損耗最小，但制作工藝很難合成玻璃制成的光纖雖然損耗相對(duì)較大，但更為經(jīng)濟(jì)，性能也不錯(cuò)塑料光纖更便宜，可用于短距離、較大損耗也可接受的場(chǎng)合每根光纖都有自己的包層，而后一根或多根光纖再由外皮包裹構(gòu)成光纜

圖2.11光纜2.2.3光纖(續(xù))2.12光纖傳送電信號(hào)的過(guò)程2.2.3光纖（續(xù)）在光纖中光線從光源進(jìn)入硅或塑料光導(dǎo)體后有兩種不同的傳輸方式多模（multimode）光纖：光線沿著光纖以多種角度不斷被包層反射而向前傳播單模（singlemode）光纖：光線主要沿著光纖的軸心向前傳播單模光纖中由于減少了反射過(guò)程中光能量被包層材料的吸收，損耗小，通常能傳輸更長(zhǎng)的距離和達(dá)到更高的數(shù)據(jù)速率單模光纖較多模光纖更細(xì)從雙絞線開(kāi)始，基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜、多模光纖直至單模光纖，性能是由低至高、價(jià)格也從廉到貴2.4無(wú)線通信2.4.1微波通信微波的定義

微波是一種電磁波，從廣義上講，頻率范圍為300MHz～300GHz，微波通信使用的頻率范圍通常是3GHz～30GHz。實(shí)際微波設(shè)計(jì)中的設(shè)備是從7GHZ～38GHZ，頻率越高，傳輸距離越短。根據(jù)微波傳播的特點(diǎn)，可視其為平面波。平面波沿傳播方向是沒(méi)有電場(chǎng)和磁場(chǎng)縱向分量的，電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量都是與傳播方向垂直的，所以稱(chēng)為橫電磁波，記為T(mén)EM波站站接力式的中繼方式完成傳輸

由于微波頻率很高，波長(zhǎng)很短(1－10cm),電波沿地面?zhèn)鞑r(shí)衰減很大，遇到障礙物時(shí)繞射能力很弱，投射到高空電離層不能反射。因此，這一波段電波只能在視距內(nèi)直線傳播，所以叫視距傳播。由于微波必須要求為視距傳輸，所以把信息從一地傳到另一地，只能靠接力，一段段地傳下去。故又叫微波接力通信微波頻段選擇和射頻波道配置在每個(gè)頻段中定義了多種子頻率范圍，多種收發(fā)間隔和波道間隔。f0(中心頻率)頻率范圍波道間隔f1f2fnf1’f2’fn’波道間隔收發(fā)間隔收發(fā)間隔低頻段高頻段保護(hù)間隔相鄰收發(fā)間隔分體式微波設(shè)備射頻部分（ODU）在室外，中頻、信號(hào)處理、復(fù)接等單元（IDU）在室內(nèi)，之間通過(guò)中頻電纜連接。ODU可直接和天線連接或通過(guò)一根很短的軟波導(dǎo)連接，避免了饋線損耗。容量相對(duì)較小，安裝維護(hù)方便，便于快速建網(wǎng)，是目前應(yīng)用最廣泛的微波設(shè)備。天線(AntennaUnit)室外單元ODU(OutdoorUnit)中頻電纜(IFCable)室內(nèi)單元IDU(IndoorUnit)分體式微波設(shè)備（續(xù)）各組成部分的作用：天線：聚焦ODU發(fā)送的射頻信號(hào)，加大信號(hào)增益。ODU：射頻處理，實(shí)現(xiàn)中頻射頻之間信號(hào)轉(zhuǎn)換。中頻電纜：中頻業(yè)務(wù)信號(hào)和IDU/ODU通訊信號(hào)的傳輸并向ODU供電。IDU：完成業(yè)務(wù)接入、業(yè)務(wù)調(diào)度、復(fù)接和調(diào)制解調(diào)等功能。分體式微波－安裝標(biāo)準(zhǔn)天線（分離式安裝）室外單元(ODU)中頻電纜中頻口分離式安裝軟波導(dǎo)室內(nèi)單元（IDU）中頻口

標(biāo)準(zhǔn)天線（集成式安裝）室外單元(ODU)室內(nèi)單元（IDU）直扣式安裝中頻電纜中頻口2.4.2衛(wèi)星通信衛(wèi)星（satellite）通信：一種特殊的微波通信與一般地面微波通信的不同在于使用地球同步衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)圖2.14衛(wèi)星通信2.4.2衛(wèi)星通信（續(xù)）國(guó)際上衛(wèi)星可使用的頻段：C波段使用3.7~4.2GHz的頻段作為下行信道，5.925~6.425GHz的頻段作為上行信道Ku波段使用11.7~12.2GHz下行作為信道，14~14.5GHz作為上行信道Ka波段使用17.7~21.7GHz下行作為信道，27.5～30.5GHz作為上行信道2.4.2衛(wèi)星通信（續(xù)）幾個(gè)波段的特點(diǎn)：C波段最早被用于商用通信衛(wèi)星，目前已相當(dāng)擁擠Ku波段相對(duì)來(lái)說(shuō)還不太擁擠，但這個(gè)波段的微波易被雨水吸收Ka波段也有類(lèi)似Ku波段問(wèn)題，且設(shè)備造價(jià)昂貴，政府和軍用的通信衛(wèi)星一般使用這個(gè)波段2.4.2衛(wèi)星通信（續(xù)）衛(wèi)星通信特點(diǎn)：缺點(diǎn)是傳播延遲時(shí)間長(zhǎng)衛(wèi)星通信的傳播延遲時(shí)間（270ms）是和端地面站間的距離無(wú)關(guān)的，因而特別適合于遠(yuǎn)距離的通信2.4.2衛(wèi)星通信（續(xù)）衛(wèi)星通信的新發(fā)展：低成本的微型地面站的出現(xiàn)，又稱(chēng)甚小口徑終端VSAT（VerySmallApertureTerminal）系統(tǒng)圖2.15使用中心站的VSAT2.4.2衛(wèi)星通信（續(xù)）衛(wèi)星通信的新發(fā)展：采用低軌道衛(wèi)星的銥（Iridium）計(jì)劃采用發(fā)射數(shù)十顆低軌道衛(wèi)星的辦法，當(dāng)某一顆衛(wèi)星移動(dòng)超出地面某一固定點(diǎn)的視野時(shí)，保證有另一顆衛(wèi)星進(jìn)入來(lái)代替它77—〉66利用了蜂窩式無(wú)線網(wǎng)與蜂窩式的相同與不同2.4.3無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用射頻（RF）技術(shù)，取代舊式的雙絞線構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不需再埋在地下或隱藏在墻里，并且可以隨需移動(dòng)或變化。WLAN已經(jīng)成為寬帶接入的有效手段之一，使用WLAN的區(qū)域及其承載的業(yè)務(wù)愈來(lái)愈多。為了更好地構(gòu)建理想中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，我們需要了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系、熟悉構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的功能。凡是自由空間均可連接網(wǎng)絡(luò)，不受限于線纜和端口位置。辦公大樓候機(jī)大廳渡假山莊商務(wù)酒店無(wú)線讓網(wǎng)絡(luò)使用更自由無(wú)線讓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)，通信更便利終端與交換設(shè)備之間省去布線，有效降低布線成本。適用于特殊地理環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)架設(shè)，如隧道、港口碼頭、高速公路。終端與設(shè)備之間不方便通過(guò)線纜連接地理環(huán)境不適合布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線讓工作更高效不受限于時(shí)間和地點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，滿足各行各業(yè)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。體育場(chǎng)館新聞中心展館與證券大廳制造車(chē)間物流運(yùn)輸無(wú)線局域網(wǎng)采用的技術(shù)紅外波無(wú)線電波頻率低于可見(jiàn)光的電磁波。無(wú)須許可證；不能穿透墻。高達(dá)2.4GHz頻率。通過(guò)AP（接入點(diǎn)）與有線網(wǎng)絡(luò)連接。什么是Wi-Fi（WiFi）？WiFi的全稱(chēng)是WirelessFidelity，又叫802.11b標(biāo)準(zhǔn)，是IEEE定義的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)使用的使2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬?zèng)]用許可的無(wú)線頻段(在2.4GHz及5GHz頻段上免許可)。最高帶寬為11Mbps，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbps、2Mbps和1Mbps；其主要特性為：速度快，可靠性高，在開(kāi)放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305米，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76米到122米，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)的成本更低。

WLAN和Wi-Fi（WiFi）區(qū)別？

WLAN是無(wú)線局域網(wǎng)。

WIFI是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)那些IEEE802.11a、b、g之類(lèi)的都屬于WIFI這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。WIFI總體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)北京無(wú)線信息共用網(wǎng)RADIUS服務(wù)器RadiusServer網(wǎng)管服務(wù)器NMSServer計(jì)費(fèi)服務(wù)器BillingServer企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)EnterpriseIntranetVPN網(wǎng)關(guān)INTERNETorInternationalWirelessISP接入控制器AccessControllor無(wú)線接入點(diǎn)AccessPoint2.4.4藍(lán)牙

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸?！八{(lán)牙”的由來(lái)傳統(tǒng)篇：“藍(lán)牙”的名稱(chēng)，來(lái)自10世紀(jì)的丹麥國(guó)王哈拉爾德(HaraldGormsson)的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一了北歐四分五裂的國(guó)家，成為維京王國(guó)的國(guó)王。由于他喜歡吃藍(lán)莓，牙齒常常被染成藍(lán)色，而獲「藍(lán)牙」的綽號(hào)，當(dāng)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒?，被認(rèn)為是不適合食用的東西，因此這位愛(ài)嘗新的國(guó)王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。1998年，愛(ài)立信公司希望無(wú)線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名「藍(lán)牙」。山寨篇：

狼的牙齒參差不齊，卻能緊緊地嚙合在一起，這種設(shè)備同樣會(huì)讓耳機(jī)、筆記本電腦、冰箱等毫不相關(guān)的產(chǎn)品緊密結(jié)合在一起。由于狼牙在月光下會(huì)發(fā)出藍(lán)光，“藍(lán)牙”由此得名。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展V1.1(1991年)V1.2V2.1(2004年)V2.2V3.0(2009年)V4.0(2010年)藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)

藍(lán)牙是一種短距無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的目標(biāo)是取代現(xiàn)有的掌上電腦、移動(dòng)電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有線電纜連接。在制定藍(lán)牙規(guī)范之初，就建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，向全球公開(kāi)發(fā)布，工作頻段為全球統(tǒng)一開(kāi)放的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（Industrial,

Scientific

and

Medical,

ISM）頻段。從目前的應(yīng)用來(lái)看，由于藍(lán)牙體積小、功率低，其應(yīng)用已不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動(dòng)設(shè)備和便攜設(shè)備。藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)工作在2.45GHz頻段射頻特性收發(fā)機(jī)配置符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)48位地址數(shù)據(jù)頻率為1Mb／s使用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)，噪音環(huán)境也能工作工作范圍約10m，可加至100m2.4.5無(wú)形光（FSO）利用光學(xué)技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)使用激光安全性好。聚焦好，難以探測(cè)。2.5編碼119、120分別代表什么？條形碼，電話號(hào)碼，區(qū)號(hào)，身份證號(hào)碼分析身份證號(hào)碼號(hào)碼分別代表什么意思？在計(jì)算機(jī)中，下列信息是如何表示的呢？9、a、A、+、(、一思考計(jì)算機(jī)中的編碼進(jìn)制組成的數(shù)字特點(diǎn)十進(jìn)制0，1，2，3，4，5，6，7，8，9逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十二進(jìn)制計(jì)算機(jī)中信息的表示——二進(jìn)制0，1逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二數(shù)字計(jì)算機(jī)中的所有信息都采用“二進(jìn)制”來(lái)表示.對(duì)于任意一個(gè)A進(jìn)制數(shù)anan-1…a1a0，可以表示為一般式：

an*An+an-1*An-1+…+a1*A1+a0*A0二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)例：（11010）2＝？題：(1101)2=?100101.01的十進(jìn)制數(shù)是2.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)1111的十進(jìn)制數(shù)是=1x23+1x22+1x21+1x201111=8+4+2+1=15十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法:

除以2倒取余法例:14=(?)2題:11=(