(講課稿)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

下面由我來講一下由清華大學(xué)出版社出版沈鑫研、俞海英、伍紅兵、胡勇強等編著的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用（第2版）的第二章的第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，在組網(wǎng)的過程當(dāng)中，網(wǎng)絡(luò)的主要的功能呢就是資源共享和信息傳遞，那么如果我信息從一臺計算機傳遞到另外一臺計算機那么一定要有對應(yīng)的傳輸介質(zhì)才可以，我們知道我從西安的大雁塔走到鐘樓，那么一定要選擇一條道路才可以，如果在修地鐵的過程當(dāng)中呢，全部挖斷了過不去，那這個時候呢，我們就成無路可走了。一樣的在網(wǎng)絡(luò)上如果一臺計算機把信息傳遞到另外一臺計算機上，那么一定要讓這些數(shù)據(jù)有他的傳輸介質(zhì)才可以，我們看一下，在組網(wǎng)的過程中，常用的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)有哪些。一類呢就是有限傳輸介質(zhì)，又叫傳導(dǎo)型介質(zhì)，另一類呢，叫做無線傳輸介質(zhì)又叫輻射型介質(zhì)。我在這里主要說的是有線網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。那么有線傳輸介質(zhì)主要有電纜和光纜。那么電纜里面呢常用的主要有同軸電纜和雙絞線。光纜呢主要是光纖所形成的光纜。那么無線傳輸介質(zhì)呢，則主要有無線電，微波，激光紅外線，衛(wèi)星，移動通信。這樣的一些無線傳輸介質(zhì)。那么他們分別用在不同的組網(wǎng)領(lǐng)域，用在不同的環(huán)境下進行建網(wǎng)。有不同的特點，好，這是我們常見的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。那么咱們首先來看一下有線傳輸介質(zhì)，那么有線傳輸介質(zhì)第一個咱們提到的就是同軸電纜，同軸電纜的樣子呢是這樣的，如果大家經(jīng)常動自己家的電視線的話，應(yīng)該可以看的到他和我們所用到的有線電視線呢，結(jié)構(gòu)基本上是一樣的。那么同軸電纜的結(jié)構(gòu)呢是由一根空心的外圓柱導(dǎo)體以及包圍的單根內(nèi)導(dǎo)線所組成的，那么大家可以看一下圖，來了解一下同軸電纜的基本結(jié)構(gòu)。同軸電纜含有線規(guī)較粗的單層實心導(dǎo)體。導(dǎo)體一般由銅或覆以銅的鋁制成。中間的導(dǎo)體外面覆以一層絕緣材料，這有助于把中間的導(dǎo)體和外面的金屬箔屏蔽層隔開來，這種絕緣材料有助于把傳輸數(shù)據(jù)的導(dǎo)體與屏蔽層隔離開來。外面通常會包一層金屬網(wǎng)、再包一層電纜護皮加以保護。中間粗粗的導(dǎo)體可支持高頻信號，幾乎不會出現(xiàn)困擾。那么同軸電纜呢主要用于總線型網(wǎng)絡(luò)的組建。那么在計算機網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中曾經(jīng)廣泛運用的同軸電纜，主要有兩種型號，分別是RG11和RG58，他們的阻抗呢都是50歐姆，其中RG1150歐姆的同軸電纜我們叫做粗纜，他的直徑呢是0.5英寸。他的最大傳輸距離是500米。所遵循的標(biāo)準是I3E標(biāo)準也就是美國電氣和電子工程師協(xié)會的標(biāo)準，他的具體標(biāo)準呢是10貝斯5的標(biāo)準，而RG58也被我們叫做細纜他的線纜直徑呢是0.18英寸，最大的傳輸距離是185米，網(wǎng)速呢也是10兆比特每秒他的標(biāo)準呢，為10貝斯2的標(biāo)準，同軸電纜傳輸系統(tǒng)目前在國內(nèi)外有線電視網(wǎng)絡(luò)仍占有主要地位，它是由多級干線放大器級聯(lián)，1級橋接放大器和2級分配放大器組成。對于同軸電纜傳輸系統(tǒng)，雖然國內(nèi)外各種放大器的性能已達到相當(dāng)高的水平，而且在減少同軸電纜衰減、減少溫度系數(shù)、提高同軸電纜壽命等方面做了不少的工作，從而在同樣的電長度下能傳輸更遠的距離和提高系統(tǒng)的可靠性，但是由于同軸電纜傳輸系統(tǒng)離不開放大器和同軸電纜，系統(tǒng)本身存在一些難以克服的缺陷，不能無限制地級聯(lián)干線放大器來增加傳輸?shù)木嚯x，因而，同軸電纜傳輸系統(tǒng)的發(fā)展受到了限制。以太網(wǎng)及其它LAN技術(shù)原先使用同軸線是因為它能支持高頻信息，而且不受EMI干擾的影響。然而，面對迅猛發(fā)展的數(shù)據(jù)級UTP，成本高昂加上安裝困難導(dǎo)致同軸線退居其后。我們再來看一下雙絞線，雙絞線主要指的是兩根導(dǎo)線之間互相藏繞，因為我們知道導(dǎo)線之間如果采用平行放置的話會存在比較強的電磁干擾而如果相互纏繞的話，那么正好可以吸收彼此之間的電磁信號那么雙絞線呢是目前使用最廣的，價格相對便宜的一種傳輸介質(zhì)，他有倆根具有絕緣保護的傳導(dǎo)線相互纏繞而組成，那么我們從圖上可以看到，常見的雙絞線是有多對的雙絞線組成，像5類雙絞線就是由4對八根雙絞線組成的，而由若干對雙絞線構(gòu)成的電纜我們叫做雙絞線電纜，而雙絞線本身又被我們分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP，他們的區(qū)別在于非屏蔽雙絞線沒有用于屏蔽的屏蔽層，而屏蔽雙絞線正好相反，屏蔽雙絞線主要運用在一些有強烈電磁干擾的地方比如說我們在醫(yī)院里面，如果要拍這個胸透，CT拍一些放線的照片的話，像那些地方的計算機呢一般采用的就是屏蔽雙絞線，而一般不存在強烈電磁干擾的地方呢，像一般我們說見到的學(xué)校，企業(yè)，采用的都是非屏蔽雙絞線就可以。而再來看一下雙絞線的結(jié)構(gòu)，他是由倆兩纏繞的帶絕緣外皮的銅導(dǎo)線構(gòu)成，然后呢，多對導(dǎo)線被分裝在一個塑料分套里面是采用了怎樣的一個結(jié)構(gòu)那么我們來看一下，常見的雙絞線呢他有這樣幾類，其中屏蔽雙絞線呢有三類和五類，三類所能達到的帶寬呢是16比特每秒，注意我們在描述網(wǎng)速的時候呢，一般都會用到帶寬的概念他的意思是導(dǎo)體所能達到的一個最大頻率和最小頻率的差值，這就決定了他可以傳播那種電磁信號再來看一下非屏蔽雙腳線，常用的有3類，4類，5類，超5類，6類，甚至是7類，那么用的比較多的，主要是五類，超五類，六類，這是我們看到的雙絞線的分類，額，在這里呢，我提一下在網(wǎng)絡(luò)里面我更多的要討論的不是一個最好的問題而是一個最合適的問題，最好和最合適是倆個不同的概念，有的時候我們需要的是盡善盡美，有的時候由于各種條件的限制你實際上是無法辦到的，所以我在很多情況下我們要考慮的是怎么樣找到一個適合我們的解決方案，所以我們在網(wǎng)絡(luò)傳輸里面更多的討論的不是最好而是最合適。來了解一下我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫姆瞧帘坞p絞線有哪些優(yōu)點，首先呢他沒有屏蔽外套，這樣呢，他的直徑就要小一些，所以在組網(wǎng)布線的時候，如果要穿線管，大量的雙絞線可以占用非常小的空間，第二個優(yōu)點呢就是他的質(zhì)量小，容易彎曲和安裝，那么很多人在一開始接觸網(wǎng)絡(luò)的時候呢老覺的雙絞線能有多重啊，那么想象一下，如果是一個中型的局域網(wǎng)，他有上百臺，上千臺的計算機最終匯集在一個地方，那么我們知道這樣雙絞線的質(zhì)量就會非常大，第三，將串?dāng)_減致最小我們知道線纜是互相殘繞的。第四個具有阻燃性，第五呢，具有獨立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線，另外一點呢就是UTP他的價格比較低，那么這是UTP的特點。那么雙絞線相關(guān)的標(biāo)準呢，我們再來看一下主要就是10貝斯-T的一些標(biāo)準，那么這個10貝斯T主要指的是最大傳輸速度為10比特每秒。那么對應(yīng)的還有100貝斯T塔的最大傳輸速度為100比特每秒，那么用10貝斯T網(wǎng)絡(luò)的UTP也就是凱特普瑞3，就是三類雙絞線，然后來由4類5類超五類六類，其中五類雙絞線就是我們最常用的組建100貝斯T的網(wǎng)絡(luò)他的速度就是百兆比特每秒左右，也就是我們說的百兆局域網(wǎng)。大家看一下圖，那么在組網(wǎng)的過程當(dāng)中呢，經(jīng)常要碰到的問題就是為雙絞線制作水晶頭，因為我們只有在兩頭安裝水晶頭才能使用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸硬件。那么它所連接的這個接口呢，我們把他叫做RJ45接口，RJ45接口分兩種接法一類叫T586A,T586B。主要是因為相應(yīng)的電子電器的標(biāo)準，一般來說我們在日常使用的時候采用的是B類接法。好我們來看一下，568A，和568B的線序是怎么排列的。排序的作用就是能更好的保證數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和減少信號衰竭。那么我在制作網(wǎng)線的過程當(dāng)中，如果把一個網(wǎng)線變成一摸一樣的線序比方說我在一個網(wǎng)線的倆端都采用B類或者A類的接法我們把這種線纜呢叫做直通線纜，與之相反的是，兩邊線序不一樣，一頭采用A類接法。另一頭采用B類接法的叫做交叉電纜，那么直通線與交叉線是用于不同位置的計算機連接和網(wǎng)絡(luò)終端連接，額，作為計算機網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)來說，這個線序標(biāo)準非常重要，大家有必要花點時間把他記下來。好這是雙絞線的布線標(biāo)準。接來來我們看一下什么是光纖，除了同軸電纜和雙絞線，另外一種主要的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)呢就是光纖，那么光纖呢他所傳輸?shù)男吞柌皇请娦盘枺枪庑盘?。那么光纖是一種通過光信號將信息從一端傳送到另外一端的傳輸媒介，他的材質(zhì)呢一般是采用玻璃或者是塑料纖維。那么一般我們常常把光纖和光纜混淆，非常相似啊。實際上他們是不一樣的。多數(shù)光纖在使用前必須由基層保護結(jié)構(gòu)包覆，包覆后的光纖才能叫光纜，光纖是光纜的組成部分，他和緩沖層以及披覆組成了光纜。光纖的優(yōu)點還是很多的，第一，他和電纜相比，一般來說的電纜就是同軸光纜和雙絞線他具有更大的頻帶帶寬。線損更低。他對于電磁輻射來說能更好的屏蔽，而且他的質(zhì)量比較輕，對于數(shù)據(jù)的安全性可靠性具有更好的隱秘性。因為如果電纜傳輸，使用一些電磁接收設(shè)備很容易在線纜外側(cè)通過一些技術(shù)偵聽到一些線纜數(shù)據(jù)，好這是使用光纖的優(yōu)點。我們來看一下光纖的結(jié)構(gòu)。光纜主要是由光纖，保護套，加強芯，加強芯主要是為了提升光纖整體的硬度和韌度，在加強芯的周圍呢有填充物，通常我們常見的一根光纜中包含了多根光纖，這也是為了整體成本的考慮。再來看一下光傳輸系統(tǒng)，我們知道來自計算機設(shè)備他發(fā)送的是電信號，電信號傳過來以后呢通過1個驅(qū)動器一般來說就是光纖收發(fā)器，然后再光纖中傳輸，那么這個工程中需要有光源。然后再接受端需要有光檢測器，進行放大回復(fù)，最后呢再轉(zhuǎn)變成計算機等設(shè)備可以識別的電信號，那么我們看到就是典型的光傳輸系統(tǒng)。那么在整個過程中呢，我們在光源上有，發(fā)光二極管，或者是激光二極管。，在接受端呢需要有光電二極管。這就是光傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成。那么光信號在光纖中傳輸呢需要用到光脈沖，那么光脈沖在光纖中的傳輸是利用了光的反射原理，就像這樣，光源所發(fā)出來的光，整個光纖導(dǎo)體內(nèi)呢反射傳播。而光纖按照參數(shù)不同我們可以分為多模光纖和單模光纖，這主要是因為光在光纖中傳輸方式來區(qū)分的。那么一般來講，多模光纖可以其內(nèi)部同事傳輸多種光束，而單模光纖呢只能傳播單模光束。那么多模光纖呢在傳播光信號的時候呢是以反射的方式來傳輸?shù)?。而單模光纖呢以近乎直線的方式來進行傳輸。單模光纖呢他的光源是一個激光二極管，產(chǎn)生的單色光，這時光纖應(yīng)該足夠細，光在光纖內(nèi)以直線傳輸，多模光纖他的光源呢是一個發(fā)光二極管，產(chǎn)生的是復(fù)色光，光在光纖里以全反射射傳輸。他們兩個相比呢，單模光纖傳輸頻帶更寬，傳輸量更大，與之相比多模光纖的傳輸性能要差一些。使用單模光纖常用語長距離高速度的傳輸，而多模光纖用于短距離，低速度的傳輸。那么單模光纖呢他的制造成本比較高，單模光纖比較低。另外一個單模光纖端接較難，多模光纖比較容易，我們知道光纖接口的制作呢不像雙絞線的水晶頭那么容易。他們需要專業(yè)人員使用的是光纖焊接機，從這個光纖的平整度和周圍灰塵的要求，等等。比如說，電信，網(wǎng)通，移動等一些國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)運營商，他們在維護光纖的時候總是要搭一個小帳篷。搭一帳篷干什么，就是為了防止灰塵進入等等，在一個單模光纖是窄線芯，激光源。多模光纖是寬線芯，二極管。在耗能上，單模光纖耗極小，更高效，多模光纖耗散大，比較低效。所以只能用于短距離的通訊。那么在很多地方呢，布線非常的不方便。比如說我們經(jīng)?？吹降囊恍┟麆俟袍E。再有就是野外的一些施工地點。他的布線非常的不方便。比如說我們要在江河上面搭橋。兩端的這個施工指揮中心，他不可能跨江，跨河再去布線。另外再舉個例子，比如說一些餐廳，一些購物中心，我們就不可能拿根網(wǎng)線去上網(wǎng)，那么在這樣的情況下我就需要使用無線通信。無線介質(zhì)主要是指通過空氣傳輸，不會被約束在一個物理導(dǎo)體呢，無線介質(zhì)實際上就是無線傳輸系統(tǒng)。他主要包括下列這么幾個方面。那么咱們來簡單看幾個在網(wǎng)絡(luò)上運用比較廣的介質(zhì)。無線電主要就是利用無線電就是利用地面發(fā)射的無線電波通過電離層的反射，或電離層與地面的多次反射而到達接收端的一種遠距離通信方式，那么無線電的特點就是覆蓋范圍廣，容易穿過建筑物，全方位的傳播。例如說廣播電臺，電視，電話，等等在我們的網(wǎng)絡(luò)傳輸里主要運用在無線網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)上。先來看一下無線網(wǎng)絡(luò)的解釋，所謂無線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。很多人容易把無線網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)搞亂，實際上，他們是不一樣的，無線網(wǎng)絡(luò)是一個統(tǒng)稱。舉個例子，我們利用手機上網(wǎng)，這就是無線網(wǎng)絡(luò)，我們用筆記本通過無線路由器上網(wǎng)，這是無線局域網(wǎng)絡(luò)，也屬于無線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)在計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上總的來說大體分三類，就是無線區(qū)域網(wǎng)，無線個人網(wǎng)，無線城域網(wǎng)。好再來看一下，目前運用比較多的無線局域網(wǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)是利用無線電里的微波頻帶進