常见网络传输介质及特点

第2章传输介质教学目的：本章主要学习计算机通信网的传输介质及传输标准。

本章大部分内容位于物理层（基于OSI参考模型）。

2. 1 传输介质网络中连接各个通信处理设备的物理媒体称为传输介质。

其性能特点对传输速率、成本、抗干扰能力、通信距离、可连接的网络节点数目和数据传输的可靠性等均有重大影响。

必须根据不同的通信要求，合理地选择传输介质。

传输介质分为有线介质和无线介质。

有线介质包括同轴电缆、双绞线和光纤，无线介质包括无线短波、地面微波、卫星、红外线等。

下面介绍几种常用的传输介质。

2.1.1双绞线双绞线采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。

把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。

―双绞线‖的名字也是由此而来。

双绞线一般由两根22-26号绝缘铜导线相互缠绕而成，实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。

典型的双绞线有四对的，也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。

这些我们称之为双绞线电缆。

在双绞线电缆（也称双扭线电缆）内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在38.1cm至14cm内，按逆时针方向扭绞。

相临线对的扭绞长度在12.7cm以上，一般扭线的越密其抗干扰能力就越强，与其他传输介质相比，双绞线在传输距离，信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

1.UTP和STP双绞线可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。

屏蔽双绞线（如图2-1a)电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射。

屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。

铜线绝缘层外屏蔽层外部保护层（a）屏蔽双绞线铜线绝缘层外部保护层（b）非屏蔽双绞线图2-1 双绞线非屏蔽双绞线（如图2-1b所示)无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间，重量轻、易弯曲、易安装，将串扰减至最小或加以消除，具有阻燃性，具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。

双绞线、同轴电缆和光纤是常见的传输介质，它们各具特点和适用范围。

本文将对这三种传输介质的特点进行比较分析，以便读者更好地了解它们的优劣势和适用场景。

一、双绞线的特点1. 由两条绝缘导线以一定的扭绞方式组成，可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种。

2. 优点：价格低廉，安装方便，适用于大多数办公室和家庭网络环境；抗干扰性能较好。

3. 缺点：传输距离较短，传输带宽有限，适用于低速数据传输；受到外界干扰影响较大。

二、同轴电缆的特点1. 由中心导体、绝缘层、外导体和外部绝缘层组成，适用于长距离通联方式通信和有线电视传输。

2. 优点：传输距离较长，传输带宽较大，适用于高速数据传输；抗干扰性能较好。

3. 缺点：安装和维护成本较高，对信号质量要求较高，受到外界干扰影响。

三、光纤的特点1. 由光纤芯、包层和护套组成，利用光的全内反射传输信号，适用于长距离通信和高速数据传输。

2. 优点：传输距离远，传输带宽大，抗干扰性能极好，适用于高速数据传输和抗干扰环境。

3. 缺点：安装和维护成本高，对设备和技术要求高，受到机械损坏影响较大。

双绞线、同轴电缆和光纤各有其独特的特点和适用场景。

在选择传输介质时，需要根据实际需求和环境条件来进行综合考虑，以确保传输效果和成本效益的最佳平衡。

传输介质一直是通信领域中的重要议题，不同的传输介质在不同的环境和应用场合下具有各自特有的特点和优劣势。

在实际应用中，我们需要根据具体的需求和要求来选择合适的传输介质，以达到最佳的传输效果。

双绞线、同轴电缆和光纤作为常见的传输介质，各有其独特之处。

让我们来深入了解一下这三种传输介质的特点和适用范围。

四、双绞线的应用场景和优劣势1. 应用场景：双绞线广泛应用于办公室、家庭网络环境以及一些短距离通信需求的场合。

2. 优势：a. 价格低廉：双绞线作为一种成本较低的传输介质，适用于对成本要求较为敏感的场合。

b. 安装方便：相对于其他传输介质，双绞线的安装工作较为简单，适用于一些临时或者紧急搭建的网络环境。

常用网络设备和网络传输介质以下是各种网络设备的基础概念网卡：网卡又称网络适配器或网络接口卡（NIC），英文名NetworkInterfaceCard，网络适配器的内核是链路层控制器，该控制器通常是实现了许多链路层服务的单个特定目的的芯片，这些服务包括成帧，链路接入，流量控制，差错检测等。

网络适配器是使计算机联网的设备，平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。

网卡（NIC）插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输。

网络适配器是使计算机联网的设备，平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。

网卡（NIC）插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输，根据网络技术的不同，网卡的分类也有所不同，如大家所熟知的ATM（异步传输模式）网卡、FDDI网、令牌环网卡和以太网网卡等。

据统计，目前约有80%的局域网采用以太网技术。

网卡是工作在物理层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

中继器中继器(REPEATER)是OSI物理层上面的连接设备，适用于完全相同的两类网络的互连，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离，中继器是对信号进行再生和还原的网络设备 OSI 模型的物理层设备。

中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的互联设备，操作在OSI的物理层，中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能，用于扩展局域网网段的长度，仅用于连接相同的局域网网段。

集线器集线器的英文称为“Hub”，“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

.1 双绞线双绞线（TP，Twisted Pair wire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。

双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。

把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。

双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。

下面主要介绍双绞线的结构、分类、双绞线的连接方法。

双绞线（TP）的结构类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，每根铜线的直径为0.4mm～0.8mm，两根铜线互相缠绕在一起。

每对铜线中的一根传输信号，另一根接地并吸收干扰。

每一对铜线中，每英寸的缠绕数量越多，对所有形式噪声的抗噪性就越好。

由于双绞线被广泛用于许多不同的领域，它有上百种不同的设计形式。

这些设计的不同之处在于它们的缠绕率、所包含的铜线线对数目、所使用的铜线级别、屏蔽类型（若有）以及屏蔽使用的材料。

1、双绞线的结构双绞线电缆可以分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两种。

屏蔽双绞线（STP）：屏蔽双绞线（STP）的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。

屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消来达到屏蔽噪声的功能。

非屏蔽双绞线（UTP）：非屏蔽双绞线（UTP）包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。

UTP没有屏蔽双绞线的屏蔽层。

因此，UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。

IEEE已将UTP命名为“10 Base T”，其中“10”代表最大数据传输速度为10Mbps，“Base”代表采用基带传输方法传输信号，“T”代表UTP。

STP和UTP具有许多共同的特性，下面列出它们主要的相同和不同之处：吞吐量：两者传输速率都达到10Mbps，但CA T5 UTP在特殊环境下的数据传输速度可达100Mbps，甚至更高。

成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜芯级别、缠绕率以及增强技术。

图6-7 树型结构拓扑5．混合型结构混合型拓扑是星型结构和总线型结构的网络结合在一起的网络结构，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星型结构在传输距离上的局限，同时又解决了总线型结构在连接用户数量上的限制。

这种网络拓扑结构同时兼顾了星型结构与总线型结构的优点，在缺点方面得到了一定的弥补。

混合型结构的特点如下。

（1）应用相当广泛，主要是因它解决了星型和总线型结构的不足，满足了大公司组网的实际需求。

（2）扩展相当灵活，主要是继承了星型拓扑结构的优点。

但由于仍采用广播式的消息传送方式，所以在总线长度和结点数量上也会受到限制，不过在局域网中是不存在太大的问题。

（3）同样具有总线型结构的网络速率会随着用户的增多而下降的弱点。

（4）较难维护，主要是受到总线型结构的制约，如果总线断，则整个网络也就瘫痪了，但是如果是分支网段出了故障，则不影响整个网络的正常运作。

另外，整个网络非常复杂，维护起来不容易。

（5）速度较快，因为其骨干网采用高速的同轴电缆或光缆，所以整个网络在速度上应不受太多的限制。

此外网络中还存在网型结构。

实际应用中复杂的网络拓扑结构通常是由总线型、星型、环型这三种基本结构组合而成的。

6.2.2 常见网络传输介质及设备网络硬件是网络运行的载体，对网络性能起着决定性的作用。

以目前最为常见的局域网为例，现在局域网大多数是采用以太网的拓扑结构，主要由网络传输介质、网卡、集线器、交换机、调制解调器、路由器等设备将各结点连接起来。

下面分别介绍常用的网络传输介质及网络设备。

1.传输介质在计算机网络中，要使计算机之间能够相互访问对方的资源，必须提供一条能使它们相互连接的通路，因此需要使用传输介质来架构这些通路。

传输介质的种类也很多，适用于局域网的传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。

（1）双绞线双绞线（Twist Pair Cable）是局域网中最常用的一种传输介质。

双绞线采用了两个具有绝缘保护层的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。

有线传输介质有线传输介质，简单来说就是通过电线来传输数据或信号的媒介。

它被广泛应用于各个领域，包括通信、电视、互联网等。

有线传输介质有很多种类，如电缆、电线、光纤等。

接下来，我将详细介绍有线传输介质的种类、特点以及应用领域。

首先，电缆是一种常见的有线传输介质。

它是由一个或多个绝缘导体组成，可以传输电信号或电力。

电缆有多种类型，如同轴电缆、双绞线、同轴双绞线等。

同轴电缆是由内部的导体、绝缘层、金属屏蔽层和外层绝缘层组成的，适用于信号传输和电视播放。

双绞线是由两根绝缘的导线组成，以减少干扰和噪声，适用于电话线路和网络传输。

同轴双绞线结合了同轴电缆和双绞线的优点，广泛应用于网络和通信系统。

其次，光纤是一种高速传输数据的有线介质。

它是由纤维芯、包裹纤维芯的折射层和保护外层组成的。

光纤通过光的折射和反射来传输信号，可以传输更多的数据和更远的距离。

光纤具有高带宽、低损耗和抗电磁干扰等优点，在通信领域被广泛应用。

光纤不仅可以传输电话信号和互联网数据，还可以用于医疗设备、工业自动化和传感器等领域。

另外，电线也是一种常见的有线传输介质。

它是由金属导线和绝缘层组成的。

电线通常用于传输电力，如住宅的电线和插座线。

它们的导电性能和绝缘性能决定了电力的传输效果。

电线还有不同的规格和材质，如铜线、铝线等，可以根据具体需求选择适合的电线。

有线传输介质在各个领域都发挥了重要作用。

在通信领域，有线传输介质可以传输电话信号、互联网数据和电视信号，使人们可以方便地进行通话、上网和观看电视节目。

在电视领域，有线传输介质可以传输高清视频和音频信号，实现高质量的电视观看体验。

在互联网领域，有线传输介质可以传输大量的数据，支持快速的网页浏览、文件下载和在线视频播放。

此外，有线传输介质在医疗设备、工业自动化、传感器等领域也得到广泛应用。

它们可以传输各种类型的数据和信号，支持设备之间的互联互通，实现智能化和自动化控制。

总结起来，有线传输介质是通过电线来传输数据或信号的媒介。

无线局域网的传输介质在当今数字化的时代，无线局域网（WLAN）已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。

无论是在家中、办公室还是公共场所，我们都能享受到无线局域网带来的便捷网络连接。

而要实现稳定、高效的无线局域网通信，传输介质起着至关重要的作用。

无线局域网的传输介质主要是无线电波。

与传统的有线网络中使用的电缆不同，无线电波能够在空气中自由传播，无需物理连接就能实现设备之间的数据传输。

这使得我们可以摆脱线缆的束缚，自由地移动设备并保持网络连接。

无线电波具有不同的频段，常见的包括 24GHz 和 5GHz 频段。

24GHz 频段是早期无线局域网广泛使用的频段，它的优点是穿透力强，能够较好地穿越墙壁等障碍物。

但同时，由于这个频段被众多设备所使用，比如蓝牙设备、微波炉等，所以容易受到干扰，导致网络速度和稳定性受到一定影响。

5GHz 频段则相对较新，它能够提供更高的传输速度和更少的干扰。

然而，5GHz 频段的无线电波穿透力相对较弱，在穿越障碍物时信号衰减较快。

因此，在实际应用中，很多无线局域网设备会同时支持这两个频段，以便根据不同的环境和需求自动切换，以获得最佳的网络性能。

除了频段的差异，无线电波的传输特性还受到许多其他因素的影响。

例如，信号强度会随着距离的增加而逐渐减弱。

这意味着离无线接入点（AP）越远，接收到的信号就越弱，网络速度和稳定性可能就会下降。

为了扩大无线局域网的覆盖范围，可以通过增加 AP 的数量或者使用信号增强设备来解决。

另外，环境中的障碍物也会对无线电波的传输产生影响。

墙壁、家具、金属物体等都可能会反射、吸收或散射无线电波，导致信号衰减和失真。

在复杂的环境中，可能会出现信号死角，即某些区域无法接收到稳定的无线信号。

为了改善这种情况，可以合理布置 AP 的位置，尽量避免信号被障碍物阻挡。

在无线局域网中，还有一种特殊的传输介质——红外线。

红外线传输具有方向性强、保密性好等优点。

但由于其传输距离较短，且容易受到障碍物的阻挡，所以在实际的无线局域网应用中并不常见，更多地用于一些特定的场景，如短距离的点对点通信。