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:309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.

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