在阿里云备案网站通过,学生网页设计主题推荐,网站百度统计表格怎么做,wordpress 上传图片插件请大家注意#xff0c;传输媒体不属于计算机网络体系结构的任何一层#xff0c;如果非要将它添加到体系结构中#xff0c;那只能将其放在物理层之下。 传输媒体可分为两类#xff1a;一类是导引型传输媒体#xff0c;另一类是非导引型传输媒体。
在导引型传输媒体…请大家注意传输媒体不属于计算机网络体系结构的任何一层如果非要将它添加到体系结构中那只能将其放在物理层之下。 传输媒体可分为两类一类是导引型传输媒体另一类是非导引型传输媒体。
在导引型传输媒体中电磁波被导引沿着固体媒体传播常见的导引型传输媒体有同轴电缆双脚线、光纤电力线
而非导引型传输媒体是指自由空间可使用的电磁波有无线电波、微博、红外线、可见光。
同轴电缆
我们首先来看导引型传输媒体同轴电缆这是一根同轴电缆的示意图这是内导体铜制芯线可以是单股实心线或者是多股绞和线这是绝缘层这是网状编织的外导体屏蔽层这是绝缘保护套层这是同轴电缆的横切面可以看出各层都是共圆心的也就是同轴心的这就是同轴电缆名称的由来。
同轴电缆有两类一类是 50 欧阻抗的基带同轴电缆用于数字传输在早期局域网中广泛使用。
另一类是 75 欧阻抗的宽带同轴电缆用于模拟传输目前主要用于有线电视的入户线。
铜轴电缆价格较贵且布线不够灵活和方便。随着集线器的出现在局域网领域双绞线取代了同轴电缆。
双绞线
我们来看双绞线这是无屏蔽双脚线电缆的示意图这是屏蔽双脚线电缆的示意图。
双绞线是最古老也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按照一定规则绞合起来就构成了双绞线。例如图中所示的这根无屏蔽双绞线电缆包含 8 根通道线每两根搅合成一条双脚线蓝色线和蓝白双色线进行搅和橙色线和橙白双色线进行绞合绿色线和绿白双色线进行绞合棕色线和棕白双色线进行搅和。绞合有两个作用一个是抵御部分来自外界的电磁干扰另一个是减少相邻导线的电磁干扰。
屏蔽双绞线电缆比无屏蔽双绞线电缆增加了金属丝编织的屏蔽层提高了抗电磁干扰的能力。当然了价格也要更贵一些。
这是常用的绞和线的类别带宽和典型应用。目前家庭局域网主流带宽为 1G 比特每秒选用大品牌质量好的超 5 类双绞线电缆可以满足。考虑到未来发展在经济条件允许的情况下建议选用 6A 类双脚线电缆以满足万兆局网的需求。
光纤
再来看光纤这是一根室外四芯光缆的示意图这是它的内部结构图。由于光纤非常细因此必须将它做成很结实的光缆一根光缆少则只有一根光纤多则可包括数十甚至是数百根光纤再加上加强圈和填充物就可以大大提高机械强度必要时还可放入远供电源线最后加上包带层和外护套就可以使抗压强度达到几千克完全可以满足工程施工的强度要求。
光纤的纤芯非常细多模光纤的纤芯直径有 50 微米和 62.5 微米单模光纤的纤芯直径为 9 微米而纤芯外面的包层也非常细直径不超过 125 微米。在光纤通信中常用三个波段的中心分别位于 0.85 微米、1.3 微米和 1.55 微米。
光纤有很多优点例如
通信容量非常大传输损耗小在远距离传输时更加经济抗雷电和电磁干扰性能好这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要无串音干扰保密信号不易被窃听体积小重量轻例如一公里长的 1000 段双脚线电缆约重 8000 公斤而同样长度但容量大得多的一段两星光缆仅撞 100 公斤
当然了光纤也有自身的缺点例如割接光纤需要专用设备目前光电接口的价格还比较贵。
接下来我们来看看光在光纤中传输的基本原理这是纤芯它是由非常透明的石英玻璃拉成的细丝这是包裹在纤芯外层的包层它是折射率比光纤低的玻璃封套
在发送端可以采用发光二极管或半导体激光器作为光源在接收端可以采用光电二极管或激光检波器检测光脉冲。当光从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时其折射角将大于入射角如图所示。因此如果入射角足够大就会出现全反射也就是光碰到包层时就会反射回纤芯。该过程反复进行光也就沿着光纤传输下去。
实际上只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角大于某一个临界角度就可产生全反射因此可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中进行传输。这种光纤称为多模光纤。由于光的色散问题光在多模光纤中传输一定距离后必然产生信号失真也就是脉冲展宽如图所示因此多模光纤只适合近距离传输例如在建筑物内。
多模光纤对光源的要求不高可以使用比较便宜的发光二极管相应的可采用光电二极管检测光脉冲
若光纤的直径减小到只有一个光的波长则光纤就像一根波导那样它可使光线一直向前传播而不会产生多次反射。这样的光纤称为单模光纤单模光纤没有模式色散在 1.3 微米波长附近材料色散和波导色散大小相等符号相反两者正好抵消没有脉冲展宽问题如图所示。
单模光纤适合长距离传输且衰减小但它的制造成本高对光源要求也高需要使用昂贵的半导体激光器作为光源相应的需要采用激光剪播器检测光脉冲。
电力线
我们再来看看采用电力线作为传输媒体的情况这并不是什么新技术早在 20 世纪 20 年代初期就出现了。应用电力线传输信号的实例最早是电力线电话。
目前如果要构建家庭高性能局域网采用电力线作为传输媒体是不能满足要求的。
对于装修时没有进行网络布线的家庭可以采用这种方式。
对于一些采用独立房间进行办公的企业来说每间办公室的电脑数量不多而又不希望跨办公室进行布线也可以采取这种方式。
每个办公室只需根据需求在电源插座上插入一个或多个电力猫即可。
电磁波
下面我们来看非导引型传输媒体也就是自由空间我们可以利用电磁波在自由空间的传播来传送数据信息这是电磁波的频谱
这段频率范围不用于电信领域而这一段频率范围的电磁波很难产生和调制由于频率非常高波长就非常短因此穿透障碍物的能力就非常弱更为严重的是该频段的电磁波对生物是有害的因此人们很难利用该频率范围的电磁波进行数据传输这段频率范围的电磁波可以通过调制波的振幅、频率或相位来传输信息
这是国际电信联盟 ITU 对电磁波频段的划分
从极低频到甚低频也就是从极长波到甚长波这些频段并不用于电信领域。
从低频到甚高频也就是从长波到米波这些频段的电磁波又称为无线电波用于国际广播海事和航空通讯电台广播、电视广播等
从特高频到极高频也就是从分米波到毫米波这些频段的电磁波又称为微波用于无线电话无线网络雷达人造卫星接收射电天文、人体扫描等。
无线电波中的低频和中频频段主要利用地面波进行传输而高频和甚高频频段主要是靠电离层的反射
微波通信在数据通信中占有重要地位频率范围为 300 兆赫兹到 300g 赫兹也就是波长一米到一毫米但主要使用 2~40 级赫兹的频率范围。微波在空间直线传播由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间因此它不能经过电离层的反射传播到地面上很远的地方。传统的微波通信主要有两种方式一种是地面微波接力通信另一种是卫星通信。
由于微波在空间是直线传播的而地球表面是个曲面因此其传播距离受到限制一般只有 50 公里左右但若采用 100 米高的天线塔则传播距离可增大到 100 公里。为实现远距离通信必须在一条微波通信信道的两个终端之间建立若干个中继站中继站把前一站送来的信号经过放大后再发送到下一站故称为接力。
常用的卫星通信方法是在地球站之间利用位于约 36,000 公里高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信。其最大特点是通信距离远相应的传播时延也比较大一般在 250~300 毫秒之间。除同步卫星外低轨道卫星通信系统已开始在空间部署并构成了空间高速链路。
红外线
利用红外线来传输数据相信大家并不陌生很多家用电器例如电视空调等都配套有红外遥控器以前的笔记本电脑基本都带有红外接口可以进行红外通信。
红外通信属于点对点无线传输中间不能有障碍物传输距离短传输速率也很低。现在笔记本电脑已经取消了红外接口但很多智能手机还带有红外接口以方便用户对电视空调等家用电器进行红外遥控。
可见光
接下来我们来看一个有关利用可见光通信的科普小短片。 互联网时代宅男宅女们最大的梦想就是世界上任何一个角落都遍布着 WiFi要是再有电源那这一辈子都值了人们已经习惯了有 WiFi 的日子可是现在告诉你有一种比 WiFi更高大上的 LIFI 出现了你知道吗LIFI 就是传说中的可见光通信通俗的来说就是 LED 灯上 LIFI。最新的 OLEDCOMMON LIFI 技术以每秒开关千万次 LE 灯来调制光信号上网和数据传输完全不在话下完全不用担心眼睛被晃瞎人的肉眼绝对是分辨不出来的。 好了大家觉得 LIFI 能够取代 WiFi 吗短时期内应该是无法取代的想想看如果两个房间内的网络设备要基于 LIFI 通信如何做到可见光的同步目前 LIFI 还处于实验研究阶段但其应用前景被很多人看好。
最后还要提醒大家注意要使用某一段无线电频谱进行通信通常必须得到本国政府有关无线电频谱管理机构的许可证。
我国的无线电频谱管理机构是工信部无线电管理局美国的无线电频谱管理机构是联邦通讯委员会 FCC。
也有一些无线电频段是可以自由使用的成为 ISM 频段也就是工业科学医疗频段这是美国的 ISM 频段现在的无线局域网就使用其中的 2.4G 赫兹和 5.8g 赫兹频段各国的 ISM 标准可能略有不同。
在本节课中我们介绍了物理层下面的传输媒体这部分内容不是重点和难点只要求同学们了解即可。
