通信媒体：光缆和无线电波频段

通信媒体也称传输介质，是指通信系统中连接收发双方设备的物理通路，也是通信过程中数据信息被传送的载体。传输介质分为硬（也称为有线）传输介质和软（也称为无线）传输介质两大类。硬传输介质包括双绞线、同轴电缆、光缆等；软传输介质包括微波、激光、红外线等。

计算机网络的传输特性和质量，不但与被传输的信号性质有关，还与传输介质的特性有关，传输介质本身的特性对数据传输效果的影响极为重要。例如，传输介质本身的带宽必然会影响和限制网络系统的传输速率。除此以外，介质的其他特性也都将对数据传输效果产生影响。

下面将介绍计算机网络中常用的几种传输介质。

1.双绞线（Twisted pair）

双绞线是是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以顺时针缠绕）在一起而制成的一种通用配线，把两根绝缘的铜导线按一定规格互相绞在一起，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。其中外皮所包的导线两两相绞，形成双绞线对。多对双绞线外套一层保护套，就构成双绞线电缆。双绞线分屏蔽型和非屏蔽型两种。屏蔽双绞线是在非屏蔽双绞线外面再加上一个由金属丝编织而成的屏蔽层，以提高其抗电磁干扰能力。因此，屏蔽双绞线的抗外界干扰性能优于非屏蔽型双绞线，但其价格也较贵（见图4-3）。

图4-3　双绞线

双绞线可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。双绞线的带宽取决于铜线的粗细和传输距离。用于传输模拟信号时，每隔5～6km，需要一个放大器；用于传输数字信号时，每隔2～3km就要用转发器转发一次。双绞线用于远程中继线时，最大传输距离为15km；用于局域网时，与集线器间的最大距离为100m。

目前，国际电气工业协会对非屏蔽双绞线定义了五类质量级别，计算机网络中最常用的是五类和六类非屏蔽双绞线。其中，五类线的带宽是100MHz，最高数据传输速率是100Mbp/s；六类线的带宽是250MHz，最高数据传输速率是10GMbp/s。

2.同轴电缆（Coaxial cable）

同轴电缆是一种应用非常广泛的传输介质，其基本结构如图4-4所示。一般是由四层构成：最内里是一条导电铜线，线的外面有一层塑胶（作绝缘体、电介质之用）围拢，绝缘体外面又有一层薄的网状导电体（一般为铜或合金），然后导电体外面是最外层的绝缘物料作为外皮。

图4-4　同轴电缆结构

根据尺寸来分同轴电缆则有不同标准规格，从1/8英寸到9英寸直径不等。根据频率特性，同轴电缆分为两类：视频（基带）同轴电缆和射频（宽带）同轴电缆。基带同轴电缆可用于数字信号的直接传输；宽带同轴电缆用于传输高频信号，利用多路复用技术可在一条同轴电缆上传送多路信号。

基带同轴电缆的最大传输距离一般不超过几千米，而宽带同轴电缆的最大传输距离可达几十千米。由于同轴电缆的屏蔽性能好，故其抗电磁干扰能力强，能在更高速率上传输更远的距离，维护也方便。同轴电缆的传输速率一般为10Mbit/s。(www.xing528.com)

3.光纤（fibre-optical）

光纤是有线传输介质中性能最好、最具发展前途的一种。光纤使用超高纯度石英玻璃制作，具有很低的传输损耗。在折射率较高的单根光纤外面，再用折射率较低的包层包住，就可以构成一条光通道，外面再加一个保护套，即构成一根单芯光缆，将多根光纤放封装在同一个保护套内，就构成了光缆（如图4-5所示）。

图4-5　光缆

光纤通过内部的全反射来传输光信号。光纤分为多模和单模两类。多模光纤允许一束光沿纤芯反射传播；而单模光纤只允许单一波长的光沿纤芯直线传播，在其中不产生反射。单模光纤直径小，价格高；多模光纤直径大，价格便宜。单模光纤的性能优于多模光纤。光纤具有频带宽、损耗小、数据传输速率高、误码率低、安全保密性好等特点。因此，光纤是一种最有发展前途的有线传输介质。其传输所可以达到2.4Gbit/s，传输距离可达100千米以上。

4.无线传输介质

无线电波是一个广义的概念，它可以在自由空间向各个方向传播信号，属于全向传播，而对于微波因为是把信号从一个微波站向下一个微波站去传播，所以属于是定向的传播。无线电波的不同频段可用于不同的无线通信方式，比如蓝牙通信使用的频率范围是2400～2483.5兆赫兹，短波通信使用的频率范围是3～30兆赫兹，中波通信使用的频率范围是300～3000兆赫兹。使用的频率越高，通信距离会越短。目前主要采用3种无线传输介质，即微波、红外线和激光。

微波通信的频率范围通常认为是100MHz·40GHz。由于频带宽，数据传输速率高，所以微波特别适用于不同建筑物之间的局域网互连。目前，微波传输已在无线局域网技术中得到了广泛的应用。微波的特点是直线和可视传播，而地球的表面是曲面，因此微波在地面远距离传输时，必须通过中继接力来实现，一般的中继接力距离为50·100千米。另外，微波不能很好穿透建筑物，8GHz以上容易被雨水吸收。

卫星通信是利用位于36 000千米以上高空的人造地球同步卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信，利用的也是微波的频带。由于卫星通信具有通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、不受地理条件的限制、通信带宽大等优点，所以它是国际干线通信的主要手段。但卫里通信具有较明显的传输延时（参见图4-6）。

图4-6　卫里通信

红外线通信和激光通信是将要传输的数据信号转换成为红外线信号或激光信号，频率范围为40GHz·10THz；直接在大气中进行传输。它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、更改数据和进行干扰。

红外线通信和激光通信也像微波通信一样是沿直线传播，三者都需要在收发之间有一条视线通路，也不能穿透建筑或坚实物体，且对环境气候较为敏感，例如，对阳光、雨、雾、雷电等。相对来说，微波对一般雨和雾的敏感度较低。