1、第二部分 数据通信,第四章 传输媒体,数据与计算机通信,2 http:/,内容概要,传输媒体是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通道 数据通信的特点和通信质量取决于传输媒体的性质以及传输信号特点 导向媒体，主要取决媒体自身的性质 非导向媒体，主要是发送天线生成的信号带宽 设计数据传输系统主要考虑数据率和传输距离 数据率越大，传输距离越远越好,数据与计算机通信,3 http:/,设计因素,带宽Bandwidth 高带宽高数据率 传输损伤Transmission impairments 损伤限制传输距离 干扰Interference 接收器数量Number of receivers 导向媒体中
2、，构成点对点或者多个设备相连的链路 多个设备相连共享中会有衰减和失真并限制传输距离和/或数据率,数据与计算机通信,4 http:/,导向传输媒体双绞线,四对UTP（非屏蔽双绞线）电缆，24AWG实心裸铜线，聚烯烃绝缘，带撕裂绳，柔性PVC护套。护套每两英尺有一个标志.,六类双屏蔽双绞线 本品符合UL444、TIA/EIA 568B、ETL及3P标准；频宽CAT.5E达100MHzCAT.6可达250 MHz；可支持多种布局结构和多种传输媒体，如：话音、数字、电文、图像、视像通信等局域网络环境。因其具有屏蔽层，所以一般用于有强电磁干扰场合，电缆能传输更高的数字速率，屏蔽效果好于STP。,五类4对
3、室外阻水非屏蔽双绞线 满足或优于现行的五类传输标准，适用于室外的水平布线或设备端接，连接绝缘一致性，提供非常低的传输延时，外径尺寸小，减少安装中的电缆扭曲。,数据与计算机通信,5 http:/,双绞线应用,最常用的传输媒体 电话网 楼层与本地电话交换局连接形成“用户环路” 在一栋办公楼内 连接到专用小交换机 (PBX) 对于局域网 (LAN) 数据率达到10Mbps 或 100Mbps,数据与计算机通信,6 http:/,双绞线传输特性,模拟传输 每5千米到6千米用一个放大器 数字传输 使用数字或模拟信号 每2千米到3千米用一个转发器 传输距离受到限制 对模拟信号传输带宽 (1MHz) 受限制
4、 对数字信号传输数据率 (100MHz) 受限制 容易受到干扰和噪声的影响,数据与计算机通信,7 http:/,无屏蔽和屏蔽双绞线,无屏蔽双绞线Unshielded Twisted Pair (UTP) 普通的电话线 最便宜 使用方便，安装简单 受外部电磁场干扰 屏蔽双绞线Shielded Twisted Pair (STP) 用金属网罩或护皮以减少干扰 在高数据率的情况下，性能更好 价格贵 使用不方便,数据与计算机通信,8 http:/,无屏蔽双绞线种类,Cat 3 传输特性可达 16MHz 话音级电缆在大多数办公楼存在 每绞长度有 7.5 cm 到 10 cm Cat 4 传输特性可达 2
5、0 MHz Cat 5 传输特性可达 100MHz 数据级电缆通常在新建的办公楼都预先铺设 每绞长度有 0.6 cm 到 0.85 cm,数据与计算机通信,9 http:/,导向传输媒体同轴电缆,比双绞线更不容易受到串扰和干扰 传输距离更长，数据率更高,双层屏蔽带悬挂线,四层屏蔽带悬挂线,数据与计算机通信,10 http:/,同轴电缆应用,用途最多的传输媒体 电视广播Television distribution 有线电视Cable TV 长途电话传输Can carry 10,000 voice calls simultaneously 正在逐渐被光纤代替 计算机系统之间的短期连接 局域网,数
6、据与计算机通信,11 http:/,同轴电缆传输特性,模拟信号 每隔几千米使用一个放大器 频率越高间隔越近 有效频谱可延伸至 500MHz 数字信号 每千米使用一个转发器 间隔越密数据率越高,数据与计算机通信,12 http:/,导向传输媒体光纤,数据与计算机通信,13 http:/,光纤优势,容量更大 以数百的数据率传输 体积更小，重量更轻 衰减更小 隔绝电磁场 不怕冲激噪声和串扰之类的干扰 更安全，很难被人搭线窃听 转发器的间隔更远 更低的费用,数据与计算机通信,14 http:/,光纤应用,长途线路 电话网, 20k 60k 话音信道, 平均长度1500 km 市区中继电路 100k话音
7、信道,平均长度12 km 农用交换干线电路 5k话音信道,长度范围40 160 km 光纤用户环路 Voice, text, image, and video data LANs 容量100 Mbps 1G bps,数据与计算机通信,15 http:/,光纤传输特性,光纤系统的频率操作范围1014到 1015 Hz 间 多模突变 多个角度发射 多条传播路径 短距离传输 单模 一个角度，一条传播路径，长距离传输 多模渐变 渐变的折射率成螺旋状 LAN,数据与计算机通信,16 http:/,光纤传输模式,数据与计算机通信,17 http:/,光纤传输特性,光源 - 发光二极管Light Emitt
8、ing Diode (LED) 比较便宜 工作温度范围较宽 寿命长 注入激光二极管Injection Laser Diode (ILD) 效率更高 支持较高的数据率,数据与计算机通信,18 http:/,无线传输,频率范围 微波频率 2GHz 到 40GHz，高方向性，点对点传输 无线电波区 30MHz to 1GHz，全向应用 红外线频谱 3 x 1011 到 2 x 1014，在特定区域完成点对点及多点应用 非导向媒体通过天线发送和接收实现 天线中的概念 各向同性天线，抛物面反射天线，天线增益,数据与计算机通信,19 http:/,地面微波,抛物面“碟状”天线 最常见微波天线 电磁波聚集成
9、细波束 应用 长途电信服务：如话音和电视 视距内传输，所需放大器或转发器比同轴电缆少 点对点建筑物间用于闭路电视和局域网 蜂窝系统（14章介绍） 频谱范围在1 40 GHz: 频率越高，带宽越宽，数据率越高,数据与计算机通信,20 http:/,卫星微波,微波接力站 卫星从一个频段接收信号，放大或再生，再从另一个频段发送信号 卫星要求相对于地球的位置是恒定的 高度 35,863km 应用 电视广播，长途电话传输，专用商业网络 频率范围为1 到10 GHz 从地球站发送到接收有0.25秒的传输时延 天生就是广播工具,数据与计算机通信,21 http:/,广播无线电,全方向性的Omnidirect
10、ional 应用 广播FM 频段 UHF频段和 VHF频段 电视广播 数据网络应用 30 MHz 到 1 GHz 广播通信的有效频段 高于30MHz的传输范围局限于视距范围 无线电损伤的主要来源是多径干扰 地面，水域自然界或人造物体的反射,数据与计算机通信,22 http:/,红外线和无线传播,红外线 发送/接收器调制不相干的红外线光实现通信 视距范围直接传输或反射 无法穿透墙体，比较安全，不受干扰 不存在频率分配问题 无线传播 地波传播:调幅无线电广播（AM radio） 天波传播：BBC 和美国之音 视距传播,数据与计算机通信,23 http:/,视距传输,无线视距传输的损伤 自由空间损耗 离发送天线越远，接收到的信号功率越弱 大气吸收 主要来自水蒸气和氧气 雨和雾引起的散射导致衰减 多径 信号被障碍物反射沿多条路径传播，如通过水域是，风使水的反射面运动，导致多径传播 折射 大气层的折射，海拔高度变化或其他大气层状态变化,数据与计算机通信,24 http:/,建议阅读内容,Stallings Chapter 4,
