计算机网络中有线传输与无线传输

计算机网络的硬件部分除了计算机本身以外,还要有用于连接这些计算机的通信线路和通信设备,即数据通信系统。其中,通信线路是指数据通信系统中发送器和接收器之间的物理路径,它是传输数据的物理基础。
通信线路分为有线和无线两大类,对应于有线传输与无线传输。有线通信线路由有线传输介质及其介质连接部件组成。有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤。无线通信线路是指利用地球空间和外层空间作为传播电磁波的通路。由于信号频谱和传输技术的不同,无线传输的主要方式包括无线电传输、地面微波通信、卫星通信、红外线通信和激光通信等。现在比较流行的使用方式为:局域网由双绞线连接到桌面,光纤作为通信干线,卫星通信用于跨国界传输。

  在计算机网络通信中,信号是以电磁波的形式进行传播的。电磁波的传播有两种方式:一种是在自由空间中传播,通过无线方式传播,即为无线传输;另一种是在有限制的空间区域内传播,通过有线方式传播,即为有线传输。
1  双绞线
双绞线(Twisted Pair,TP)是最常用的一种传输介质,它由两条具有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。把两条铜导线按一定的密度绞合在一起,可增强双绞线的抗电磁干扰能力。一对双绞线形成一条通信链路。在双绞线中可传输模拟信号和数字信号。双绞线通常有非屏蔽式和屏蔽式两种。
2.非屏蔽双绞线UTP
把一对或多对双绞线组合在一起,并用塑料套装,组成双绞线电缆。这种采用塑料套装的双绞线电缆称为非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP),如图1-16所示。用于计算机网络中的UTP不同于其他类型的双绞线,其阻抗为100Ω,线缆外径大约4.3mm。通常使用一种称之为RJ-45的8针连接器,与UTP连接构成UTP电缆。常用的UTP有3类、4类、5类和超5类等形式。

非屏蔽双绞线UTP
UTP具有成本低、重量轻、尺寸小、易弯曲、易安装、阻燃性好、适于结构化综合布线等优点,因此,在一般的局域网建设中被普遍采用。但它也存在传输时有电磁辐射、容易被窃听的缺点,所以,在少数信息保密级别要求高的场合,还须采取一些辅助屏蔽措施。
2.屏蔽双绞线STP
采用铝箔套管或铜丝编织层套装双绞线就构成了屏蔽式双绞线(Shielded Twisted    Pair,STP)。STP有3类和5类两种形式,有150Ω阻抗和200Ω阻抗两种规格。屏蔽式双绞线具有抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点,但它也存在接地要求高、安装复杂、弯曲半径大、成本高的缺点,尤其是如果安装不规范,实际效果会更差。因此,屏蔽式双绞线的实际应用并不普遍。
2  同轴电缆
同轴电缆由圆柱形金属网导体(外导体)及其所包围的单根金属芯线(内导体)组成,外导体与内导体之间由绝缘材料隔开,外导体外部也是一层绝缘保护套。同轴电缆有粗缆和细缆之分,图1-17所示为细同轴电缆段。


粗缆传输距离较远,适用于比较大型的局域网。它的传输衰耗小,标准传输距离长,可靠性高。由于粗缆在安装时不需要切断电缆,因此,可以根据需要灵活调整计算机接入网络的位置。但使用粗缆时必须安装收发器和收发器电缆,安装难度大,总体成本高。而细缆由于功率损耗较大,一般传输距离不超过185m。细缆安装比较简单,造价低,但安装时要切断电缆,电缆两端要装上网络连接头(BNC),然后,连接在T型连接器两端。所以,当接头多时容易出现接触不良,这是细缆局域网中最常见的故障之一。
同轴电缆有两种基本类型,基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆一般只用来传输数据,不使用Modem,因此较宽带同轴电缆经济,适合传输距离较短、速度要求较低的局域网。基带同轴电缆的外导体是用铜做成网状的,特性阻抗为50(型号为RG-8、RG-58等)。宽带同轴电缆传输速率较高,距离较远,但成本较高。它不仅能传输数据,还可以传输图像和语音信号。宽带同轴电缆的特性阻抗为75(如RG-59等)。
无论是由粗同轴电缆还是细同轴电缆构成的计算机局域网络都是总线结构,即一根电缆上连接多台计算机。这种拓扑结构适合于计算机较密集的环境,但当总线上某一触点发生故障时,会串联影响到整根电缆所连接的计算机,故障的诊断和恢复也很麻烦。因此,在某些场合,同轴电缆将被非屏蔽双绞线或光缆取代。
3  光纤www.bcua.cn bcuablog
光导纤维(Optical Fiber,简称光纤)是目前发展最为迅速、应用广泛的传输介质。它是一种能够传输光束的、细而柔软的通信媒体。光纤通常是由石英玻璃拉成细丝,由纤芯和包层构成的双层通信圆柱体,其结构一般是由双层的同心圆柱体组成,中心部分为纤芯。常用的多模纤芯直径为62μm,纤芯以外的部分为包层,一般直径为125μm。
分析光在光纤中传输的理论一般有两种:射线理论和模式理论。射线理论是把光看作射线,引用几何光学中反射和折射原理解释光在光纤中传播的物理现象。模式理论则把光波当作电磁波,把光纤看作光波导,用电磁场分布的模式来解释光在光纤中的传播现象。这种理论相同于微波波导理论,但光纤属于介质波导,与金属波导管有区别。模式理论比较复杂,一般用射线理论来解释光在光纤中的传输。光纤的纤芯用来传导光波,包层有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时,其折射角将大于入射角。因此,如果折射角足够大,就会出现全反射,光线碰到包层时就会折射回纤芯,这个过程不断重复,光线就会沿着光纤传输下去,光纤就是利用这一原理传输信息的。



[本日志由 bcua 于 2013-09-08 05:01 PM 更新]
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