网络传输介质推荐.doc

网络是用传输介质将孤立的主机连接到一起，使之能够互相通讯，完成数据传输功能的。目前，最为普及的计算机网络传输介质是双绞线电缆、光纤和微波。50Ω同轴电缆在90年代初期扮演着局域网传输介质的主要角色，但是在我国，从90年代中期开始被双绞线电缆所淘汰。最近几年，随着Cable Modem技术的引入，大量使用75Ω电视同轴电缆实现互联网接入，同轴电缆又回到了计算机网络传输介质的行列。 1.1 电缆传输介质 1.1.1 信号和电缆的频率特性 从数量上看，全球的计算机网络的传输介质中，电缆占有95%比例。 有三种类型的电信号：模拟信号、正弦波信号和数字信号。 模拟信号是一种连续变化的信号。正弦波信号实际上还是模拟信号。但是由于正弦波信号是一个特殊的模拟信号，所以我们在这里把它单独作为一个信号类型。模拟信号的取值是连续的。 数字信号是一种0、1变化的信号。数字信号的取值是离散的。 图 1.1 信号的种类 数据即可以用模拟信号表示，也可以用数字信号表示。 计算机是一种使用数字信号的设备，因此计算机网络最直接、最高效的传输方法就是使用数字信号。在一些应用场合不得不使用模拟信号传输数据时，需要先把数字信号转换成模拟信号。待数据传送到目的地后，再转换回数字信号。 不管是模拟信号还是数字信号，都是由大量频率不同的正弦波信号合成的。信号理论解释为：任何一个信号都是由无数个谐波（正弦波）组成的。数学解释为：任何一个函数都可以用付里埃级数展开为一个常数和无穷个正弦函数。 y(t)=A0+A1Sinω1t+ A2Sinω2t+ A3Sinω3t+…… 图 1.2任意一个信号y(t)，都是由不同频率ωi的谐波组成的。 图1.2中，A0是信号y(t)的直流成份。Sinω1t、Sinω2t、Sinω3t……是y(t)的谐波。A1、A2、A3……是各个谐波的大小（强度）。ω1、ω2、ω3……是谐波的频率。随着频率的增长，谐波的强度减弱。到了一定的频率ωi，其信号强度Ai会小到忽略不计。也就是说，一个信号y(t)的有效谐波不是无穷多的，信号y(t)可以被认为是由有限个谐波组成的，其最高频率的谐波的频率是ωmax。 一个信号有效谐波所占的频带宽度，就称为这个信号的频带宽度，简称频宽，或带宽。 模拟量的电信号的频率比较低，如声音信号的带宽为20Hz到20KHz。数字信号的频率要高很多，因为从示波器看它的图象，其变化得要较模拟信号锐利得多（见图1.1）。数字信号的高频成分非常丰富，有效谐波的最高频率一般都在几十MHz。 为了把信号不失真地传送到目的地，传输电缆就需要把信号中所有的谐波不失真地传送过去。遗憾的是传输电缆只能传输一定频率的信号，太高频率的谐波将会被急剧衰减而丢失。例如普通电话线电缆的带宽是2MHz，它能轻松地传输语音电信号。但是对于数字信号（几十MHz），电话电缆就无法传输了。因此如果用电话电缆传输数字信号，就必须把它调制成模拟信号才能传输。而普通双绞线电缆的带宽高达100MHz，所以可以直接传输数字信号。 电缆对过高频率的谐波衰减得厉害的原因是电缆自身形成的电感和电容作用，而谐波的频率越高，电缆自身形成的电感和电容对其产生的阻抗就越大。 结论是，不同电缆具有不同的传输带宽。一个信号能不能不失真地使用某种类型的电缆，取决于电缆的带宽是否大于信号的带宽。 使用数字信号传输的优势是抗干扰能力强，传输设备简单。缺点是需要传输电缆具有较高的带宽。使用模拟信号传输对传输介质的要求较低，但是抗干扰能力弱。 容易混淆的是，不管英语还是汉语，“带宽Bandwidth”这个术语既被拿来描述网络电缆的频率特性，又被用于描述网络的通讯速度。更容易混淆的是都用K、M来表示其单位。描述网络电缆的频率特性时，我们用KHz、MHz，简称K、M；描述网络的通讯速度时，我们用kbps、Mbps。仍然简称K、M。当我们说某类双绞线电缆的“带宽是100M”，这个“100M”是指双绞线电缆的频率响应特性呢？还是传输数字信号的速度能力呢？（见1.1.4） 1.1.2 非屏蔽双绞线 图 1.3 非屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线是最常用的网络连接传输介质。非屏蔽双绞线有4对绝缘塑料包皮的铜线。8根铜线每两根互相绞扭在一起，形成线对。线缆绞扭在一起的目的是相互抵消彼此之间的电磁干扰。扭绞的密度沿着电缆循环变化，可以有效地消除线对之间的串扰。每米扭绞的次数需要精确地遵循规范设计，也就是说双绞线的生产加工需要非常精密。 因为非屏蔽双绞线的英文名字是Unshielded twisted-pair cable，所以我们互相都简称非屏蔽双绞线为UTP电缆。 UTP电缆的4对线中，有两对作为数据通讯线，另外两对作为语音通讯线。因此，在电话和计算机网络的综合布线中，一根UTP电缆可以同时提供一条计算机网络线路和两条电话通讯线