导引型通信介质-《计算机网络》

1.双绞线

双绞线（Twisted Pair，TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质，是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消，有效降低信号干扰的程度。

双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成，其名字也是由此而来的。在实际使用时，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里的。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（图2-8），但在日常生活中，人们一般把“双绞线电缆”直接称为“双绞线”。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离和信道宽度以及数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。

双绞线有两种基本类型——屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP），其构造如图2-9所示。

图2-8　双绞线电缆

图2-9　屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线的构造示意

（a）屏蔽双绞线；（b）非屏蔽双绞线

1）屏蔽双绞线

屏蔽双绞线外面包裹一层屏蔽金属层和接地用的金属铜线，具有很好的抗干扰性能，而且传输速度较快。

2）非屏蔽双绞线

非屏蔽双绞线虽然抗干扰能力差一些，但是胜在价格低廉。

2.同轴电缆

同轴电缆（Coaxial Cable）是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆，如图2-10所示。最常见的同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料，这层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

同轴电缆由里到外分为4层：中心铜线（单股的实心线或多股绞合线）、塑料绝缘体、网状导电层和电线外皮。中心铜线和网状导电层形成电流回路。同轴电缆是因为中心铜线和网状导电层为同轴关系而得名的。

同轴电缆可分为两种基本类型，即基带同轴电缆和宽带同轴电缆。

图2-10　同轴电缆

1）基带同轴电缆

基带同轴电缆的屏蔽层通常是用铜做成的网状结构，其特征阻抗为50Ω。该电缆用于传输数字信号，常用的型号一般有RG-8（粗缆）和RG-58（细缆）。粗缆与细缆最直观的区别在于电缆直径不同。粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高；但是使用粗缆的网络必须安装收发器和收发器电缆，安装难度也大，因此总体造价高。相反，细缆则比较简单，造价较低；但由于安装过程中要切断电缆，当接头较多时容易埋下接触不良的隐患。

2）宽带同轴电缆(www.xing528.com)

宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压而成的，其特征阻抗为75Ω。这种电缆通常用于传输模拟信号，常用型号为RG-59，是有线电视网中使用的标准传输线缆，可在一根电缆中同时传输多路电视信号。宽带同轴电缆也可用作某些计算机网络的传输介质。

3.光纤

光纤是光导纤维的简称，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。其传输原理是“光的全反射”。

光纤的裸纤一般分为3层：中心层为高折射率玻璃芯（芯径一般为50μm或62.5μm），中间层为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），外层是加强用的树脂涂层。光纤通信的原理如图2-11所示。光线在纤芯中传送，当光线射到纤芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射回来，继续在纤芯内向前传送，而包层主要起到保护作用。

图2-11　光纤通信的原理

按照光纤传输的模式数量，可以将光纤的种类分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。

1）单模光纤

单模光纤是指只能传输一种模式的光纤。如图2-12所示，光纤一端的发射装置使用发光二极管或激光器将单束光脉冲沿直线射入光纤，另一端的接收装置使用光检波器检测脉冲。

单模光纤只能传输基模（最低阶模），不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，对于高码速传输是非常重要的。单模光纤的模场直径仅为几微米，其带宽一般比多模光纤的带宽高一两个数量级。因此，单模光纤适用于大容量、长距离通信。

图2-12　单模光纤的直线传播

2）多模光纤

多模光纤是指可以传输多种模式的光纤。如图2-13所示，光纤一端的发射装置使用发光二极管或激光器将多束光脉冲沿不同方向及入射角度射入光纤，另一端的接收装置使用光检波器检测脉冲。

图2-13　多模光纤的多方向传播

通常，“光纤”与“光缆”两个名词会被混淆。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即称光缆。如图2-14所示的单芯光缆与多芯光缆。光缆外层的保护层和绝缘层可防止周围环境对其造成伤害，如水、火、电击等。

图2-14　单芯光缆与多芯光缆

（a）单芯光缆；（b）多芯光缆