第三节　传输介质

传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，最常见的连接方式是在发送和接收设备之间连接一条点到点的链路，设备通过接口在介质上传输模拟信号或数字信号，期间可以用一个或多个中间设备来补偿传输中信号的衰减。传输介质可分为有线型和无线型两种。在这两种介质中，通信信号都是以电磁波的形式进行传输的。

一、双绞线

双绞线（Twisted Pair Cable）是局域网中最常用的一种传输介质，它由两根具有绝缘保护层的铜导线组成，把它们互相拧在一起可以降低信号干扰的程度。一根双绞线电缆中可包含多对双绞线，连接计算机终端的双绞线电缆通常包含2对或4对双绞线，如图2.3.1所示为非屏蔽双绞线。

双绞线既可以传输模拟信号也可以传输数字信号。对于模拟信号，约每隔5～6km需要一个放大器；对于数字信号，约每隔2～3km需要一台中继器。

1．双绞线的分类

双绞线可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种。屏蔽双绞线的内部信号线外面包裹着一层金属网，在屏蔽层外面是绝缘外皮，屏蔽层能够有效地隔离外界电磁信号的干扰，如图2.3.2所示。和非屏蔽双绞线相比，屏蔽双绞线具有较低的辐射，且其传输速率较高。

图2.3.1　非屏蔽双绞线

图2.3.2　屏蔽双绞线

国际电气工业协会EIA为非屏蔽双绞线制定了布线标准，该标准包括5类非屏蔽双绞线，这5类线分别为：

1类线：主要用于电话传输。

2类线：可用于电话传输和最高为4Mb/s的数据传输，内部包含有4对双绞线。

3类线：多用于10Mb/s以下的数据传输。

4类线：可用于16Mb/s的令牌环网和大型10Mb/s的以太网，内部包含有4对双绞线。

5类线：5类线既可支持100Mb/s的快速以太网连接，也可支持150Mb/s的ATM数据传输，是连接桌面设备的首选传输介质。

超5类双绞线：和普通的4类双绞线相比，超5类双绞线的衰减更小、串扰更小，性能得到了较大的提高。

网络中最常用的是3类线和5类线。其中3类线在局域网中常用做10Mb/s以太网的数据和语音传输，5类线在目前的市场上使用最为广泛，其最高传输速率可达100Mb/s。

不同类型的非屏蔽双绞线的主要技术参数和用途如表2.2所示。

表2.2　非屏蔽双绞线的主要参数和用途

2．双绞线的性能指标

双绞线有如下性能指标：

（1）衰减。衰减是信号损失的度量，表示源传送端信号和接收端信号强度的比值，其单位是“dB”即分贝。

（2）串扰。在双绞线中进行数据传输时，存在串扰现象，串扰又分为近端串扰和远端串扰。近端串扰是指在一条链路中从一对线到另一对线之间的信号强度；远端串扰对信号的影响较小。

（3）直流电阻。直流电阻会消耗一部分信号，因此一对导线的电阻和801规格的双绞线的直流电阻不得大于19.2Ω。

（4）特性阻抗。特性阻抗包括电阻和频率为1～100MHz的电感阻抗以及电容阻抗，各种电缆有不同的特性阻抗，如双绞线有100Ω，120Ω和150Ω三种。

（5）衰减串扰比。衰减串扰比是反映电缆性能的一个重要参数，其值越大，抗干扰能力越强。系统的衰减串扰比一般至少为10dB。

3．双绞线的制作

目前较为常用的双绞线都是由8根有色导线两两绞合而成，只有将其按照特定的顺序排列后才能与网卡相连接，下面介绍双绞线的制作方法。

（1）剥线。首先用卡线钳的剪线刀口划开双绞线的保护胶皮，剥下保护胶皮约13～15mm。

（2）理线。将8根有色导线整理平行，并按照橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕色平行排列，然后用剪线刀将其前端剪齐，并沿顺时针方向排列。

（3）插线。将8条线并拢后留下约14mm的长度，然后插入水晶头内的线槽的顶端。

（4）压线。确认所有的导线都到位后，将水晶头放入压线钳夹槽中并压紧线头，压好后如图2.3.3所示。

图2.3.3　水晶头(www.daowen.com)

二、同轴电缆

同轴电缆也是局域网中被广泛使用的一种传输介质，如图2.3.4所示。同轴电缆由内部导体和外部导体组成，内部导体可以是单股的实心导线，也可以是多股的绞合线。外部导体可以是单股线，也可以是网状线。内部导体用固体绝缘材料固定。外部导体用一个屏蔽层覆盖。同轴电缆可以用于长距离的电话网络、有线电视信号的传输信道以及计算机局域网络。

图2.3.4　同轴电缆

根据带宽和用途的不同，可以将同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆的屏蔽线是用铜做成的，其特征阻抗值为50Ω；宽带同轴电缆的屏蔽线是用铝冲压成的，其特征阻抗值为75Ω。基带同轴电缆常用于计算机局域网中，常用的同轴电缆如表2.3所示。

表2.3　常见同轴电缆

根据直径的不同，基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的连接距离长、可靠性高，可支持2500m的传输距离，能够连接数千台设备，但价格相对较高；细缆则安装比较简单、造价低，多用于用户桌面连接和级联使用，它可以支持800m的传输距离。但由于它在安装过程中需要切断电缆，然后用T型的BNC接头来连接，当接头多时很容易产生接触不良的现象，所以使用并不广泛，如图2.3.5所示为BNC接头。

图2.3.5　BNC接头

三、光纤

在现在的大型网络系统中，几乎都采用光导纤维即光纤（Fiber Optic Cable）来作为网络传输介质。相对于其他传输介质，光纤具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰性强等优点，如图2.3.6所示。在网络传输介质中，光纤是发展最为迅速的，也是最有前途的一种网络传输介质。

图2.3.6　光纤

1．光纤的构成

光纤是采用超纯的熔凝石英玻璃拉成的极细的芯线。通常光缆都是由若干根光纤组成的。光纤的横截面为圆形，由纤芯和包层两部分构成。包层比纤芯的折射率低，使光线全反射至纤芯内，经过多次反射来达到传导光波的目的。

每根光纤只能单向传送信号，因此，光缆中至少要包括两条独立的纤芯，一条用于发送信号，另一条用于接收信号。

2．光纤的分类

光纤可以分为单模光纤和多模光纤两种。单模光纤提供单条光通路，单模光纤采用注入式激光二极管来作为光源，其具有定向性好、价格昂贵等特点；多模光纤可以由多条入射角度不同的光线同时传播，它采用发光二极管作为光源，单模光纤与多模光纤的比较如表2.4所示。

表2.4　单模光纤与多模光纤的比较

3．光纤的特点

和其他的传输介质相比，光纤具有如下优点：

（1）带宽大。由于光纤可以传输1014～1015Hz的光波，因而具有较大的带宽。

（2）传输速率高、距离远。光纤的数据传输率可达到Gb/s的数量级，可传输2～8km的距离。

（3）电磁绝缘性能好，适宜在电气干扰严重的环境中应用。

（4）安全性高。光纤中无串扰现象，因此安全保密性好。

四、无线传输介质

无线传输介质主要包括红外线、激光、微波或其他无线电波等无形介质。无线传输技术特别适用于连接难以布线的场合或远程通信。

无线传输介质主要有微波、红外线、卫星、无线电、激光等，在计算机网络中使用较多无线传输介质主要是微波和卫星。

1．微波

微波频率在100MHz以上，它能沿着直线传播，具有很强的方向性。因此，发射天线和接收天线必须精确地对准，构成远距离电话系统的核心。

2．红外线

红外线链路只需要一对发送/接收器，这种收发器必须在视线范围内。它既可以安装在屋顶，又可以安装在建筑物内部，具有很强的方向性，不易被窃听、插入数据和干扰。在几公里内，通常只需要几Mb/s的数据传输率。

3．卫星

卫星通信就是利用人造卫星来进行中转的一种通信方式。商用卫星通常被发射在赤道上方3.6万千米的轨道上。卫星通信最大的特点是适合于远距离的数据传输，如在国际之间；其缺点是传输延时较大，通常在500ms左右，且费用昂贵，卫星通信的形式如图2.3.7所示。

图2.3.7　卫星通信的形式