理论教育 计算机网络传输介质:全面解析

计算机网络传输介质:全面解析

时间:2023-11-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在上一小节中介绍了一些计算机网络不同的分类方式,其实还有一种分类方式,那就是按照传输介质的不同而分类,这一小节中我们将重点介绍信号传输时所用的物理介质。在计算机网络中,有多种可用于实际数据传输的传输介质。图4-14 同轴电缆在局域网发展的初期曾广泛地使用同轴电缆作为传输媒体。图4-15 光纤2.无线介质前面介绍了三种有线的传输介质。

计算机网络传输介质:全面解析

在上一小节中介绍了一些计算机网络不同的分类方式,其实还有一种分类方式,那就是按照传输介质的不同而分类,这一小节中我们将重点介绍信号传输时所用的物理介质。

传输介质又称为传输媒介,就是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理线路。在计算机网络中,有多种可用于实际数据传输的传输介质。常用的传输介质主要有两类:有线介质和无线介质。

1.有线介质

有线传输介质是较为可靠的引导性连接,承载信息的电信号从一个固定终端传播到另一个固定终端。这种有线介质像滤波器,限制了信道的最大数据传输速率。有线介质向外辐射,在一定程度上可引起对附近的无线电传输或其他有线传输的干扰。有线介质主要包括双绞线、同轴电缆和光纤三种。

(1)双绞线(Twisted Pair)

它是最古老但又是最常用的传输媒体。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合(Twist)起来就构成了双绞线。相信我们大多数人已在自己家或工作环境中见过双绞线,如图4-11所示。一般地说,通过外包一层防护屏蔽,数股双绞线捆扎在一起构成一段电缆。那为什么要将两股线绞合在一起呢?原来它们互相缠绞的目的是削减来自紧挨着的其他股双绞线的电气干扰。每股双绞线构成单个通信链路。

图4-11 双绞线

双绞线最早使用在电话交换系统中,后来才移植到计算机网络中,当然对应的材质和标准都不一样。在计算机网络中使用的双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)两大类。STP是以金属箔进行屏蔽包裹的,以减少芯线间的干扰和串音;而UTP则没有这一层屏蔽用的金属箔,分别如图4-12、4-13所示。

图4-12 屏蔽双绞线

图4-13 非屏蔽双绞线

(2)同轴电缆

与双绞线类似,同轴电缆也由两根铜导体构成,不过这两根铜导体是一内一外沿同一轴心伸展的,而不是并行地缠绞在一起,如图4-14所示。这样的结构加上特殊的绝缘材料和屏蔽层,使得同轴电缆能够达到比双绞线高的位传速率,具有很好的抗干扰特性。

(www.daowen.com)

图4-14 同轴电缆

在局域网发展的初期曾广泛地使用同轴电缆作为传输媒体。但随着技术的进步,在局域网领域基本上都采用双绞线作为传输媒体。目前同轴电缆主要用在有线电视网的居民小区中。同轴电缆的带宽取决于电缆的质量。目前高质量的同轴电缆的带宽已接近1 GHz。

(3)光纤

光纤的完整名称为光导纤维,由光导纤维纤芯、玻璃网层和能吸收光线的外壳组成,是一种细小柔软的传导光脉冲的介质。如图4-15所示。单根光纤所能支持的位传速率高得吓人,可达每秒数十甚至数千兆位。光纤不受电磁干扰,到100千米距离处的信号衰减仍很低,而且难以被分光窃听。这些特性使得光纤成了首选的长距离有导向传输介质,特别是在越洋链路上。美国和其他一些国家的许多长途电话网络现已全部改用光纤。在因特网主干上,光纤的使用也非常普遍。然而光纤设备(发送器、接收器、交换机等)的高成本还是阻碍了它在短距离传输上的部署,例如在局域网中或在住宅接入网络的入户段。

图4-15 光纤

2.无线介质

前面介绍了三种有线的传输介质。但是,若通信线路要通过一些高山或岛屿,有时就很难施工。即使在城市中,挖开马路铺设电缆也不是一件很容易的事。当通信距离很远时,铺设电缆既昂贵又费时。但利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现多种通信。这里所用到的通信介质就称为无线介质。无线介质不需要架设或铺埋电缆或光纤,而是通过大气传输,受地理位置的限制小、使用方便,但不足之处是相对不稳定,容易受到障碍物和天气的影响。在数据通信中主要应用于蓝牙、Wi-Fi和地球卫星等。下面将简单介绍前两种。

(1)蓝牙通信

蓝牙是一种短距离低速无线通信技术,通过测量信号的强度进行定位。它可以支持便携式计算机、移动电话以及其他移动设备之间的相互通信,进行数据和语音传输。利用蓝牙技术,能够有效地将移动电话、笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字化的信息设备连接起来,从而甩掉常用的有线电缆;同时形成一种个人身边的网络,使得身边的各种信息化的移动便携式设备都能无缝地实现资源共享。

(2)Wi-Fi通信

Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,以前通过网线连接电脑,有了这个技术后就可以通过无线电波来联网。无线路由器可以将宽带网络信号转发给附近的无线网络设备(笔记本电脑、PAD以及其他带有Wi-Fi功能的设备),如图4-16所示。连接到无线局域网通常是有密码保护的,但也可是开放的,这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。

图4-16 Wi-Fi通信

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