有线传输介质-计算机网络基础

1.双绞线

双绞线是在短距离范围内（如局域网中）最常用的传输介质。双绞线是将两根相互绝缘的导线按一定的规格相互缠绕起来，然后在外层再套上一层保护套或屏蔽套构成的。如果两根导线相互平行的靠在一起，就相当于一个天线的作用，信号会从一根导线进入另一根导线中，这种现象被称为串扰现象。为了避免串扰，就需要将导线按一定的规则缠绕起来。双绞线分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP），通常情况下，使用非屏蔽双绞线，如图1.13所示。屏蔽双绞线在每对线的外面加了一层屏蔽层，如图1.14所示。在通过强电磁场区域时，通常要使用屏蔽双绞线来减少或避免强电磁场的干扰。

图1.13　非屏蔽双绞线

图1.14　屏蔽双绞线

双绞线具有以下特性：

（1）物理特性：双绞线由按规则螺旋状排列的2 根、4 根或8 根绝缘导线组成。一对线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小。

（2）传输特性：在局域网中常用的双绞线根据传输特性可以分为5 类。在典型的Ethernet中，常用第三类、第四类与第五类非屏蔽双绞线，通常简称为三类线、四类线与五类线。其中，三类线的带宽为 16 MHz，适用于语音及 10 Mb/s 以下的数据传输；四类线的带宽为20 MHz，适用于基于令牌的局域网；五类线的带宽为100 MHz，适用于语音及100 Mb/s 的高速数据传输，甚至可以支持l55 Mb/s 的ATM 数据传输。

（3）连通性：双绞线既可用于点连接，也可用于多点连接。

（4）地理范围：双绞线用作远程中继线时，最大距离可达15 km；用于10 Mb/s 局域网时，与集线器的距离最大为100 m。

（5）抗干扰性：双绞线的抗干扰性取决于在一束线中，相邻线对的扭曲长度及适当的屏蔽装置。

2.同轴电缆

同轴电缆由导体铜质芯线（单股实心线或多股胶合线）、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护外套等构成，如图1.15所示。同轴电缆的一个重要性能指标是阻抗，其单位为欧姆（Ω）。若两端电缆阻抗不匹配，电流传输时会在接头处产生反射，形成很强的噪声，所以必须使用阻抗相同的电缆互相连接。另外，在网络两端也必须加上匹配的终端电阻吸收电信号，否则由于电缆与空气阻抗不同也会产生反射，干扰网络的正常使用。

图1.15　同轴电缆的结构

目前，经常用于局域网的同轴电缆有两种：一种是专门用在符合IEEE 802.3 标准以太网环境中阻抗为50 Ω的电缆，只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；另一种是用于频分多路复用FDM 的模拟信号发送，阻抗为75 Ω的电缆，称为宽带同轴电缆。(www.xing528.com)

同轴电缆具有以下特性：

（1）物理特性：单根同轴电缆直径为1.02～2.54 cm，可在较宽频范围工作。

（2）传输特性：基带同轴电缆仅用于数字传输，阻抗为50 Ω，并使用曼彻斯特编码，数据传输速率最高可达10 Mb/s。宽带同轴电缆可用于模拟信号和数字信号传输，阻抗为75 Ω，对于模拟信号，带宽可达300～450 MHz。在CATV 电缆上，每个电视通道分配6 MHz 带宽，而广播通道的带宽要窄得多，因此，在同轴电缆上使用频分多路复用技术可以支持大量的视频、音频通道。

（3）连通性：可用于点到点连接或多点连接。

（4）地理范围：基带同轴电缆的最大距离限制在几千米；宽带电缆的最大距离可以达几十千米。

（5）抗干扰性：能力比双绞线强。

3.光 缆

随着光电子技术的发展和成熟，利用光导纤维（简称光纤）来传输信号的光纤通信已经成为一个重要的通信技术领域。光纤是由纤芯和包层构成双层同心圆柱体，纤芯通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝而成。光纤的核心就在于其中间的玻璃纤维，它是光波的通道。光纤使用光的全反射原理将携带数据的光信号从光纤一端不断全反射到另外一端。

光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层，中心是光传播的玻璃芯。光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓模，是指以一定的角度进入光纤的一束光）。单模光纤的发光源为半导体激光器，适用于远距离传输。多模光纤的发光源为光电二极管，适用于楼宇之间或室内等短距离传输。

正是由于光纤的数据传输率高，传输距离远（无中继传输距离达几十至几百千米）的特点，因此在计算机网络布线中得到了广泛应用。目前，光缆主要用于交换机之间、集线器之间的连接，但随着千兆位局域网络应用的不断普及和光纤产品及其设备价格的不断下降，光纤连接到桌面也将成为网络发展的一个趋势。但光纤也存在一些缺点，这就是光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高。

光纤具有以下的特性：

（1）物理特性：在计算机网络中均采用两根光纤（一来一去）组成传输系统。按波长范围可分为3 种：0.85 µm 波长区（0.8～0.9 µm）、1.3 µm 波长区（1.25～1.35 µm）和1.55 µm波长区（1.53～1.58 µm）。不同的波长范围光纤损耗特性也不同，其中，0.85 µm 波长区为多模光纤通信方式，1.55 µm 波长区为单模光纤通信方式，1.3 µm 波长区有多模和单模两种方式。

（2）传输特性：光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号，内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。光纤的数据传输率可达每秒吉比特级，传输距离达数十到几百千米。目前，一条光纤线路上一般传输一个载波，随着技术的进一步发展，会出现实用的多路复用光纤。

（3）连通性：采用点到点连接。

（4）地理范围：可以在6～8 km 的距离内不用中继器传输，因此，光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网。

（5）抗干扰性：不受噪声或电磁影响，适宜在长距离内保持高数据传输率，而且能够提供良好的安全性。