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第19题      
知识点   传输介质   网络传输介质
关键词   传输介质   网络   传输      分类   计算机网络基础       

 
为与网络传输介质相连,计算机中必须有的设备是(19)。
 
 
  A.  交换机
 
  B.  集线器
 
  C.  网卡
 
  D.  路由器
 
 
 

 
  第58题    2009年下半年  
   37%
根据(58),可将计算机网络划分为局域网、城域网和广域网。
  第29题    2011年下半年  
   45%
在数据通信过程中,将模拟信号还原为数字信号的过程称为(29) 。
  第58题    2010年上半年  
   28%
把数据从本地计算机传送到远程主机称为(58)。
 


   知识点讲解    
   · 传输介质    · 网络传输介质
 
       传输介质
        网络传输介质是指在网络中传输信息的载体,常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接,而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。它们的抗干扰性都比较差;有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分,它能将信号从一方传输到另一方,有线传输介质主要有双绞线(twist-pair)、同轴电缆和光纤3种。
               双绞线
               (1)物理特性:双绞线由按规则螺旋结构排列的两对或四对绝缘线组成。一对线可以作为一条通信电路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
               (2)传输特性:双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器(Modem)传输模拟数据信号时,数据传输速率目前单向可达56kbps,双向可达33.6kbps,24条音频通道总的数据传输速率可达230kbps。使用双绞线发送数字数据信号,一般总的数据传输速率可达2Mbps。
               (3)连通性:双绞线可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:双绞线用于远程中继线时,最大距离可达15km;用于10Mbps局域网时,与集线器的距离最大为100m。
               (5)抗干扰性:在低频传输时,其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10~100kHz时,其抗干扰能力低于同轴电缆。
               (6)价格:双绞线的价格低于其他传输介质,并且安装、维护方便。
               双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点: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。
               对于双绞线,用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻、衰减串扰比及回波损耗等。目前,常见的双绞线有三种线型,分别是5类线、超5类线和6类线,前者线径细,而后者线径粗。
               (1)5类线:电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100Base-T和10Base-T网络。这是最常用的以太网电缆。
               (2)超5类线:具有衰减小、串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差,性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网。
               (3)6类线:电缆的传输频率为1~250MHz,6类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比应该有较大的余量,它提供2倍于超5类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超5类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。6类与超5类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。6类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
               同轴电缆
               (1)物理特性:同轴电缆也由两根导体组成,有粗细之分,它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。内导体是实芯或者是绞合的,外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定,外导体用护套或屏蔽物包着。
               (2)传输特性:50Ω电缆专用于数字传输,一般使用曼彻斯特编码,数据速率可达2Mbps。CATV(Community Antenna Television,有线电视网)电缆可用于模拟和数字号传输,传输模拟信号,频率可以高达300~400MHz;对数字信号,已能达到50Mbps。
               (3)连通性:同轴电缆可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:典型基带电缆的最大距离限于数千米,而宽带网络则可以延伸到数十千米的范围。
               (5)抗干扰性:同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强,同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。一般对较高频率的干扰,它的抗干扰性优于双绞线。
               (6)价格:安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间,维护方便。
               光纤
               (1)物理特性:光学纤维是一种直径极细(2~125μm)、柔软、能传导光波的介质。各种玻璃和塑料都可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状,由三个同心部分组成:纤芯、包层和护套。
               (2)传输特性:光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。它分多模和单模方式两种,多模的带宽为200MHz/km~3GHz/km,单模的带宽为3GHz/km~50GHz/km。
               (3)连通性:光纤最普通的使用是在点到点的链路上。
               (4)地理范围:光纤信号衰减极小,它可以在6~8km的距离内不使用中继器实现高速率数据传输。
               (5)抗干扰性:不受电磁干扰和噪声千扰的影响。
               (6)价格:目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵,但随着技术的进步,它的价格会下降以与其他材料竞争。
               单模光纤中,模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定,如果需要的话,可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤,使得光纤在1550nm附近的色散很小或为零,从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
               多模光纤中,模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。技术工艺能够很好地控制折射率分布曲线,给出优秀的折射率分布曲线,对渐变型多模光纤,可限制模式色散而得到高的模式带宽。
               单模光纤的光纤跳线一般用黄色表示,接头和保护套为蓝色,传输距离较长,芯线窄,需要激光源,耗散小,高效。多模光纤的光纤跳线一般用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色,传输距离较短,宽芯线,聚光好,耗散大,低效。
               一般来说,多模光纤要比单模光纤便宜。如果对传输距离或传送数据的速率要求不严格,那么,多模光纤在大多情况下都可以表现得很好。单模光纤虽然成本高,但是具有散射小的特点,可以应用在长距离传输或者需要高速数据速率的场合。
               为了便于记忆,这里把有线传输的介质归纳成如下表所示。
               
               有线传输介质比较
               在有关传输介质方面,还需要掌握各种以太网所使用的介质类型,如下表所示。
               
               以太网常用传输介质
 
       网络传输介质
        传输介质是信号传输的媒体,常用的介质分为有线介质和无线介质。有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤等;无线介质有微波、红外线和激光等。
               双绞线(Twisted-Pair)
               双绞线是现在最普通的传输介质,它分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。非屏蔽双绞线有线缆外皮作为屏蔽层,适用于网络流量不大的场合中。屏蔽式双绞线具有一个金属甲套,对电磁干扰具有较强的抵抗能力,适用于网络流量较大的高速网络协议应用。双绞线又可分为3类、4类和5类、6类和7类双绞线,现在常用的是5类UTP,其频率带宽为100MHz。6类、7类双绞线分别可工作于200MHz和600MHz的频率带宽之上,且采用特殊设计的RJ45插头。
               双绞线最多应用于10Base-T和100Base-T的以太网中,具体规定有:一段双绞线的最大长度为100m,只能连接一台计算机;双绞线的每端需要一个RJ45插件;各段双绞线通过集线器互联,利用双绞线最多可连接64个站点到中继器。
               同轴电缆(Coaxial)
               同轴电缆也像双绞线那样由一对导体组成。同轴电缆又分为基带同轴电缆(阻抗为50Ω)和宽带同轴电缆(阻抗为75Ω)。基带同轴电缆用来直接传输数字信号,它又分为粗同轴电缆和细同轴电缆,其中粗同轴电缆适用于较大局域网的网络干线,布线距离较长,可靠性较好,但是网络安装、维护等方面比较困难,造价较高;而细同轴电缆安装较容易,而且造价较低,但因受网络布线结构的限制,其日常维护不甚方便。宽带同轴电缆用于频分多路复用(FDM)的模拟信号发送,还用于不使用频分多路复用的高速数字信号发送和模拟信号发送。闭路电视所使用的CATV电缆就是宽带同轴电缆。
               光纤(Fiber Optic)
               光导纤维简称光纤,它重量轻,体积小。用光纤传输电信号时,在发送端先要将其转换成光信号,而在接收端又要由光检波器还原成电信号。光纤是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质。按光源采用不同的发光管分为发光二极管和注入型激光二极管。多模光纤(Multimode Fiber)使用的材料是发光二极管,价格较便宜,但定向性较差;单模光纤(Single Mode Fiber)使用的材料是注入型二极管,定向性好,损耗少,效率高,传播距离长,但价格昂贵。
               微波
               微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式,频率范围为2~40GHz。微波通信是沿直线传播的,由于地球表面是曲面,微波在地面的传播距离有限,直接传播的距离与天线的高度有关,天线越高距离越远,但超过一定距离后就要用中继站来接力,两微波站的通信距离一般为30km~50km,长途通信时必须建立多个中继站。中继站的功能是变频和放大,进行功率补偿。微波通信分为模拟微波通信和数字微波通信两种。模拟微波通信主要采用调频制,数字微波通信大都采用相移键控(PSK)。微波通信的传输质量比较稳定,影响质量的主要因素是雨雪天气对微波产生的吸收损耗,不利地形或环境对微波所造成的衰减现象。
               红外线和激光
               红外通信和激光通信也像微波通信一样,有很强的方向性,都是沿直线传播的。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线(Line-of-sight)通路,有时统称这三者为视线媒体。所不同的是,红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号,直接在空间传播。由于这三种视线媒体都不需要铺设电缆,对于不论是在地下或用电线杆很难在建筑物之间架设电缆,特别是要穿越的空间属于公共场所的局域网特别有用。但这三种技术对环境气候较为敏感,例如雨、雾和雷电。相对来说,微波一般对雨和雾的敏感度较低。
               卫星通信
               卫星通信是以人造卫星为微波中继站,它是微波通信的特殊形式。卫星接收来自地面发送站发出的电磁波信号后,再以广播方式用不同的频率发回地面,被地面工作站接收。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制。一个同步卫星可以覆盖地球的1/3以上表面,三个这样的卫星就可以覆盖地球上全部通信区域,这样地球上的各个地面站之间都可互相通信了。由于卫星信道频带宽,也可采用频分多路复用技术分为若干个子信道,有些用于由地面站向卫星发送(称为上行信道),有些用于由卫星向地面转发(称为下行信道)。卫星通信的优点是容量大、距离远,缺点是传播延迟时间长。


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