浅析局域网中的几种传输介质
作者:常国锋时间:2015-12-04 14:39:20 来源:www.ksfbw.com 阅读次数:1503次 ]
【文章摘要】
介绍了同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质，为学习局域网中的传输介质提供了良好的帮助。
【关键词】
同轴电缆；双绞线；光纤；无线介质
在网络系统中，设备的连接，信息的传输，它们都是通过传输介质来实现的。局域网的传输介质可分为导向的（Guided）和非导向的（Unguided）两类，也可称为有线介质和无线介质。常用的有线介质有同轴电缆、双绞线和光纤，无线介质有微波、无线电波和红外线等。
1 同轴电缆（Coaxial Cable）
同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料和网状的外屏蔽层，上面又覆盖一层保护性材料。单根同轴电缆的直径约为1.02 ～ 2.54cm，如图1 所示。
图1 同轴电缆结构示意图
同轴电缆有两种基本类型：一种类型是基带同轴电缆；另一种类型是宽带同轴电缆。其中，基带同轴电缆屏蔽线是用铜做成的，它的特征阻抗为50 的电缆，传输速率可达10Mbit/s，用于数字传输。宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的， 特征阻抗为75 电缆，用于模拟传输，是使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。
根据同轴电缆直径的大小来划分的话，50 的基带同轴电缆也可以分为两类：一类是粗同轴电缆；另一类是细同轴电缆，它们均用于总线型拓扑结构。其中， 粗缆的标准距离长，并且可靠性也高，因此它主要适用于比较大型的局域网。相对来说，细缆在安装上比较简单，并且造价也低。
2 双绞线（Twisted Pairwire）
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。它是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆（也称双扭线电缆），如图2 所示。
双绞线主要是用来传输模拟声音信息的，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。双绞线电缆主要用于星型拓扑结构， 即以集线器或交换机为中心，各工作站均用双绞线与中心连接，可靠性比较高，若任一连线发生故障，都不会影响网络中的其他计算机，而且故障的诊断和修复较容易。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。
3 光纤
光纤和同轴电缆非常相似，但是，光纤没有网状屏蔽层，并且中心是光传播的玻璃芯。光导纤维是一种细微而柔韧的媒质，芯的尺寸及纯度决定了光的传输质量。光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光纤的结构如图3 所示。
图3 光纤的结构示意图
在数据传输的时候，最好的传输介质就是光纤，其优点主要有以下几点：
第一，频带较宽。
第二，在电磁绝缘上，其性能好，并且损耗较低。
第三，衰减较小，并且，在抗干扰上性能非常好。
第四，中继器的连接间隔较大，所以， 在整个通道中，继器的数目可以相应的减少，进而就相应的降低了成本。
光纤可以分为两种：一种是单模光纤（Single Mode Fiber）；另一种是多模光纤（Multi Mode Fiber）。从传输性能上来说，多模光纤比单模光纤较差。
用光纤来传送电信号时，信号源有两种光源：一种光源是发光二极管（Light- Emitting Diode，LED）；另一种光源是半导体激光二极管（Injection Laser Diode， ILD）。光纤的接收端由光电二极管PIN 构成。光纤传输系统的原理如图4 所示。
4 无线介质
如果通信线路要越洋过海，翻山越岭，那么靠导向传输介质是很难实现的， 只有通过非导向传输才可实现。通常，对无线介质的发送与接收是靠天线发射吸收电磁波来实现的。无线传输方向有两种类型：一种是定向的直线传输，另一种是全方位的传输。
无线传输使用的频段很多：频率范围为2GHz ～ 40GHz 的称为微波频率； 30MHz ～ 1GHz 称为广播无线电波； 3×1011Hz ～ 2×1014Hz 范围内的为红外线频谱。
微波系统是无线局域网中主要的传输介质，频率高、带宽宽、传输速率也高， 主要用于长途电信服务、语音和电视转播。微波系统又分为地面微波通信和卫星微波通信。微波信号传输的主要特点如下。
（1）相邻站点间必须直视。因为微波信号没有绕射的功能，也不能穿越障碍物。
（2）大气对微波的吸收与散射影响较大。
（3）具有高度的方向性。地面微波通信采用点对点式通信，卫星微波有时也可用于多点通信。
广播无线电波是全方向性的，不要求用碟状天线，而且无线电波波长较长，受到的衰减相对较少。广播无线电波包括甚高频（VHF）及部分的超高频（UHF）频段。
红外线传输能够穿透墙体或其他一些部件，因此微波系统中的安全问题和干扰问题都不存在，常用于医疗系统及各领域中。
目前，无线介质的数据传输速率为1Mbit/s ～ 2Mbit/s，若采用特殊技术可达到10Mbit/s。传输距离在室内为200m，室外为几十千米。
【参考文献】
[1] 李环. 计算机网络技术及应用[M]. 北京：中国铁道出版社，2012.
[2] 刘永华. 计算机网络技术及应用[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2009.
[3] 常国锋. 计算机网络技术及应用[M]. 武汉：武汉大学出版社，2013.
介绍了同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质，为学习局域网中的传输介质提供了良好的帮助。
【关键词】
同轴电缆；双绞线；光纤；无线介质
在网络系统中，设备的连接，信息的传输，它们都是通过传输介质来实现的。局域网的传输介质可分为导向的（Guided）和非导向的（Unguided）两类，也可称为有线介质和无线介质。常用的有线介质有同轴电缆、双绞线和光纤，无线介质有微波、无线电波和红外线等。
1 同轴电缆（Coaxial Cable）
同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料和网状的外屏蔽层，上面又覆盖一层保护性材料。单根同轴电缆的直径约为1.02 ～ 2.54cm，如图1 所示。
图1 同轴电缆结构示意图
同轴电缆有两种基本类型：一种类型是基带同轴电缆；另一种类型是宽带同轴电缆。其中，基带同轴电缆屏蔽线是用铜做成的，它的特征阻抗为50 的电缆，传输速率可达10Mbit/s，用于数字传输。宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的， 特征阻抗为75 电缆，用于模拟传输，是使用有限电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统。
根据同轴电缆直径的大小来划分的话，50 的基带同轴电缆也可以分为两类：一类是粗同轴电缆；另一类是细同轴电缆，它们均用于总线型拓扑结构。其中， 粗缆的标准距离长，并且可靠性也高，因此它主要适用于比较大型的局域网。相对来说，细缆在安装上比较简单，并且造价也低。
2 双绞线（Twisted Pairwire）
双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。它是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆（也称双扭线电缆），如图2 所示。
双绞线主要是用来传输模拟声音信息的，但同样适用于数字信号的传输，特别适用于较短距离的信息传输。在传输期间，信号的衰减比较大，并且产生波形畸变。双绞线电缆主要用于星型拓扑结构， 即以集线器或交换机为中心，各工作站均用双绞线与中心连接，可靠性比较高，若任一连线发生故障，都不会影响网络中的其他计算机，而且故障的诊断和修复较容易。采用双绞线的局域网的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。
3 光纤
光纤和同轴电缆非常相似，但是，光纤没有网状屏蔽层，并且中心是光传播的玻璃芯。光导纤维是一种细微而柔韧的媒质，芯的尺寸及纯度决定了光的传输质量。光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光纤的结构如图3 所示。
图3 光纤的结构示意图
在数据传输的时候，最好的传输介质就是光纤，其优点主要有以下几点：
第一，频带较宽。
第二，在电磁绝缘上，其性能好，并且损耗较低。
第三，衰减较小，并且，在抗干扰上性能非常好。
第四，中继器的连接间隔较大，所以， 在整个通道中，继器的数目可以相应的减少，进而就相应的降低了成本。
光纤可以分为两种：一种是单模光纤（Single Mode Fiber）；另一种是多模光纤（Multi Mode Fiber）。从传输性能上来说，多模光纤比单模光纤较差。
用光纤来传送电信号时，信号源有两种光源：一种光源是发光二极管（Light- Emitting Diode，LED）；另一种光源是半导体激光二极管（Injection Laser Diode， ILD）。光纤的接收端由光电二极管PIN 构成。光纤传输系统的原理如图4 所示。
4 无线介质
如果通信线路要越洋过海，翻山越岭，那么靠导向传输介质是很难实现的， 只有通过非导向传输才可实现。通常，对无线介质的发送与接收是靠天线发射吸收电磁波来实现的。无线传输方向有两种类型：一种是定向的直线传输，另一种是全方位的传输。
无线传输使用的频段很多：频率范围为2GHz ～ 40GHz 的称为微波频率； 30MHz ～ 1GHz 称为广播无线电波； 3×1011Hz ～ 2×1014Hz 范围内的为红外线频谱。
微波系统是无线局域网中主要的传输介质，频率高、带宽宽、传输速率也高， 主要用于长途电信服务、语音和电视转播。微波系统又分为地面微波通信和卫星微波通信。微波信号传输的主要特点如下。
（1）相邻站点间必须直视。因为微波信号没有绕射的功能，也不能穿越障碍物。
（2）大气对微波的吸收与散射影响较大。
（3）具有高度的方向性。地面微波通信采用点对点式通信，卫星微波有时也可用于多点通信。
广播无线电波是全方向性的，不要求用碟状天线，而且无线电波波长较长，受到的衰减相对较少。广播无线电波包括甚高频（VHF）及部分的超高频（UHF）频段。
红外线传输能够穿透墙体或其他一些部件，因此微波系统中的安全问题和干扰问题都不存在，常用于医疗系统及各领域中。
目前，无线介质的数据传输速率为1Mbit/s ～ 2Mbit/s，若采用特殊技术可达到10Mbit/s。传输距离在室内为200m，室外为几十千米。
【参考文献】
[1] 李环. 计算机网络技术及应用[M]. 北京：中国铁道出版社，2012.
[2] 刘永华. 计算机网络技术及应用[M]. 北京：中国水利水电出版社， 2009.
[3] 常国锋. 计算机网络技术及应用[M]. 武汉：武汉大学出版社，2013.
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