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1、上一章内容回顾：计算机网络分层结构的基本概念OSI参考模型的概念协议的概念七层模型中各层的作用TCP/IP协议的体系结构,计算机网络层次结构的基本概念OSI参考模型的思路是这样的：把计算机网络这个极为复杂的系统，分解成多个层次分明的子问题，并规定每一层次所必须完成的功能；其中下层为上层提供服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更上一层提供服务。每层的功能完成了，整个通信任务也就完成了。,OSI参考模型的概念OSI参考模型采用了分层的方法，按网络通信功能把整个网络通信划分成七层，如图所示。,协议的概念在计算机网络中通信双方相互遵守的一套规则、标准或约定。在计算机网络中，网络协议起着
2、极为重要的作用。相互通信的计算机之间必须采用“共同的语言”，共同的约定，才能相互理解对方的意思，才能有条不紊的进行“交谈、会话”。,七层模型中各层的作用物理层规定DTE和DCE之间的物理信道的建立、维持及释放的特性，这些特性包括机械的、电气的、功能的和规程的四个方面。这些特性保证物理层能通过物理信道在相邻网络节点之间透明地收发比特流。数据链路层数据链路层的根本作用是：借助于数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现两个相信节点间的可靠的数据传输。网络层网络层最根本的任务是：将数据包设法从源端点经过若干的中间节点传送到目的端。传输层在网络层提供的网络连接(服务)基础上，弥补和加强通信子网的服务，
3、为源主机和目的主机进程之间提供可靠的、端到端数据的透明传输。,七层模型中各层的作用会话层会话层的主要任务是：利用传输层提供的端到端的服务，在应用进程之间建立、同步、管理和控制会话，解决应用进程之间会话的许多具体问题。表示层表示层的根本任务是：把源端计算机的数据编码成适合于传输的比特流，传输到目的端后再进行解码，在保持数据含义不变的条件下，转换成用户所要求的形式。应用层应用层是OSI的最高层，是用户与网络的接口，由用户的应用程序组成。如电子邮件程序，QQ聊天程序、迅雷下载程序、网络游戏程序等等。这些应用程序是用户访问OSI环境的一个接口，每一种应用程序解决用户的一个需求或任务。,TCP/IP协议
4、的体系结构,提问问题：1、网络协议的组成要素有哪些，各规定了什么？2、OSI参考模型设置了哪些层，名称是什么？3、物理层的任务、要解决的问题及传送的数据单元各是什么？4、物理层有哪向个特性，各规定了什么？5、数据链路层的任务及传送的数据单元是什么？6、网络层的任务及传送的数据单元是什么？7、网络层的主要功能是什么？8、路由算法主要有哪几类，各有什么特点？9、比较数据报和虚电路和优缺点。10、简述传输层、会话层、表示层的功能。,提问问题：11、OS的哪一层分别处理如下的问题：把传输的比特流分成帧；决定使用哪些路径到达目的端；电子邮件的传输和FTP服务。12、OSI的哪些层适合数据加密？13、简述
5、TCP/IP的协议结构。,学习本章内容的意义和目的：网络传输介质和网络传输设备是计算机网络的硬件基础。通过本章的学习，可以了解并掌握计算机网络通信中常用的传输介质及其性能、特点、参数；了解并掌握常用的网络设备，及其作用、性能、参数。这部分知识是以后学习如网络的组建、设备的安装调试等知识的基础。,第四章网络传输介质及网络设备,本章重点：1、网络传输介质双绞线同轴电缆光纤无线传输介质,第四章网络传输介质及网络设备,本章重点：2、网络设备网络卡中继器集线器网桥交换机路由器网关,第四章网络传输介质及网络设备,本章目标：1、了解常用的网络传输介质，掌握常用传输介质 的参数、性能；2、了解常用的网络设备，
6、掌握常用的网络设备的 功能、基本工作原理、应用场合；,第四章网络传输介质及网络设备,本章讲授内容：1、网络传输介质2、网络设备,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线2、同轴电缆3、光纤4、无线传输介质,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质传输介质是网络中传输信息的物理通道，是不可缺少的物质基础。传输介质的性能对网络通信、速度、距离、性价比以及网络中的节点数都有很大的影响。因此，必须根据网络的具体要求，选择适当的传输介质。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质常用的传输介质可分为两大类：一类是有线传输介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等；另一类是无线传输
7、介质，如微波和卫星信道等。,第四章网络传输介质及网络设备,双绞线同轴电缆光纤,短波通信微波通信其他如红外、激光等,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）1）双绞线概述是目前LAN最常用的一种传输介质。它是由两条具有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。一对双绞线形成一条通信通道，既可传输模拟信号，又可传输数字信号。通常是把一对或多对双绞线组合在一起，并用塑料套装组成双绞线电缆。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）1）双绞线概述在通信领域，通常把一对至上千对双绞线组合在一起构成大对数电缆。而计算机网络中用的双绞线则是四对
8、双绞线组成的电缆。,第四章网络传输介质及网络设备,网线纽绕一节的长度。5类线的绕距一般是,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）1）双绞线概述为了降低信号干扰，双绞线中每一线对及线对之间均按逆时针相互缠绕，并要求一定的缠绕密度（绕距）；同一电缆中不同的线对、线对之间的绞合密度都是不同的，不同类的双绞线缠绕密度也是不同的，这样各线对之间的电磁干挠可以相互抵消，从而最大限度地降低了干扰，增强了双绞线的抗电磁干扰能力，以达到规定的传输距离。由于是双双相互绞合而成，故称双绞线。一般来说，旋绞越紧性能越好。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twi
9、sted Pair）1）双绞线概述这种干扰来自外界和各线对之间，来自外界的干挠如荧光灯、电力电缆、马达、整流器和变压器等。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）2）双绞线的分类分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP），是根据双绞线内是否含有一层起屏蔽作用的金属薄膜来分。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）2）双绞线的分类非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded TP）双绞线中不存在电磁屏蔽的金属箔，易受外界的电磁干挠。目前常用的非屏蔽双绞线5类(100Mbps)、超5类(
10、155Mbps)和6类（600Mbps）三种。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）2）双绞线的分类屏蔽双绞线（STP，Shielded TP）双绞线外部有铝箔或铜编丝网，不仅可以屏蔽掉外界的电磁干挠。减少了信号变形的机会，稳定性更高，所以可以以较快的速度传输信号。常用于对数据传输要求较高或很多线路装在一个很小的空间内或附近有其他用电设备的环境。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）3）展示双绞线（以增强型CAT5e UTP为例）非屏蔽双绞线屏蔽双绞线,第四章网络传输介质及网络设备,
11、网线纽绕一节的长度。5类线的绕距一般是,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）3）展示双绞线（以增强型CAT5e UTP为例）超五类UTP双绞线是由4对线对组成的电缆，但只使用2组线对（线对2和线对3，线对1和线对4是预留的备用线对）EIA为CAT5电缆规定的色码如下：线对1蓝色和蓝白条纹线对2橙色和橙白条纹线对3绿色和绿白条纹线对4棕色和棕白条纹,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线双绞线是组建LAN最常用的传输介质，因此制作双绞线也是一种必备的技能。在实际的应用中，常用制作如下三种：标准双绞线（E
12、IA/TIAT568B标准）交叉双绞线（EIA/TIAT568A标准）全反线,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线EIA/TIAT568标准是1991年EIA/TIA联合发布的一个标准，名称是：“商用建筑物电信布线标准”，它规定了用于室内传送数据的UTP和STP的标准。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线标准双绞线（又叫正线或直通线）用于正常的计算机网卡与交换机之间的连接；交叉双绞线（又叫反线）常用于两台计算机直接连接组成网络而不使用交换机等互连设备；全
13、反线则不用于以太网的连接，主要用于主机的串口和路由器（或交换机）的console 口连接的console 线，不常用；（展示以上三种线）,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线双绞线制作时需用的工具及材料：适当长度的双绞线水晶头网络钳拔线钳（*）测线仪,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线制作时根据需要截取适当长度的双绞线，注意要留有一定的余量，最长不能超单段所允许的最大长度100米（但不是超过了100米就不能工作）。还要注意即使需要的双绞线很短时也不能太短
14、，一般不低于60cm，因为一方面太短会失去双绞线本身相互绞合的作用，另一方面不好制作。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线水晶头又叫RJ-45头，是双绞线与网卡或集线器相连的一个接头，因为其透明如水晶故称水晶头。如下图所示。水晶头的价格每个从0.1元到5元不等，一般作网络工程要使用品牌的好的水晶头，它的重要性不亚于几万元的网络设备，因它引起的网络故障难以排查且很常见。,第四章网络传输介质及网络设备,注意水晶头的拿法：金属片向外、向上,塑料弹片，上面常有品牌名称,水晶体，质量是衡量该水晶头的重要依据,金属片,第一节网络传输介
15、质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线双绞线制作时的线序：TIA/EIA-T568A和TIA/EIA-T568B两个标准的线序定义如下表所示：,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线“T568B标准”双绞线的制作方法：,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线容易出现的几个问题：,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）4）制作双绞线“T568A标准”双绞线的制作方法：制作方法同T568B
16、，但一端是T568B线序，另一端是T568A线序。但注意用测线仪测试时，灯亮的顺序是：1、3、2、6、4、5、7、8。原理见附录3。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质1、双绞线（TP，Twisted Pair）5）各类双绞线性能指标为了满足不同的应用需要，EIA/TIA标准对双绞线进行了分类，以保证线缆的最大数据传输速率和推荐传输距离。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）1）同轴电缆概述同轴电缆也是一种应用广泛的传输介质。从本质上来讲，因为由于有串挠、衰减、回波损耗等问题，故只适于低速数据传输，线路的传播和介质损失以及对外
17、部干挠的敏感性都非常大。而同轴电缆由于有外导体屏蔽层的作用，具有很好的抗干挠特性，常用于高速的数据传输。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）1）同轴电缆概述同轴电缆的低频串音及抗干挠性不如双绞线电缆。但当频率升高时，外导体所起的屏蔽作用加强，电缆所受的外界干挠以及同轴电缆间的串音反而随频率的升高面减小，所以同轴电缆适合于高频传输，目前高质量的同轴电缆的工作带宽可达1GHz。由于其寿命长、频带宽、质量稳定、外界干挠小、可靠性高、技术成熟等优点，所以在光纤没有广泛应用之前，在数据通信中一直处于主导地位。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网
18、络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）1）同轴电缆概述但是现在的双绞线电缆能在成本比同轴电缆低很多的情况下以超过1Gbps的比特率工作，且重量轻、易于使用。此外，由于光缆的出现，许多超高速网络宁愿使用光缆而不使用同轴电缆。因此，尽管同轴电缆是模拟系统（如有线电视网络）的一种非常流行的传输线路，但在计算机网络中的应用正日益减少。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）2）同轴电缆的结构是由圆柱形金属网外导体、绝缘层及内导体金属芯线组成（单股实心线或多股绞合线），内芯线和外导体一般采用铜质材料，内芯也可以是多芯的。,第四章网络传输介
19、质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）2）同轴电缆的结构展示同轴电缆展示做好的同轴电缆及连接件,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）3）同轴电缆的基本特点从以上可以总结出其基本特点：具有较高的抗干挠能力，较宽的频带，传输距离长（传输模拟信号时可达100km），是有线电视和闭路电视广泛使用的介质，早期常被用于高速率的数据传输；价格高。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）3）同轴电缆的基本特点无线电视 也叫开路电视，即是我们通常所说的室外天线获得信号的电
20、视接受模式。有线电视 也叫闭路电视，是把录制好的节目通过线缆（电缆或光缆）传输，将电视信号送给用户。闭路电视除指日常生活中观看的有线电视外，还指广泛用于大量不同类型的监视工作、教育、电视会议等场合的系统。最简单的闭路电视是用一部摄像机，将拍摄信号通过电视电缆送到监视器上，学院的监控系统正规的应叫闭路电视监控系统。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）4）同轴电缆的分类按结构和用途射频电缆、水底电缆、长途通信电缆、闭路电视电缆以及计算机局域网络电缆；按电缆的阻抗特性50、75同轴电缆；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴
21、电缆（Coaxial Cable）4）同轴电缆的分类50同轴电缆主要用于基带信号，所以又称基带同轴电缆，较75的同轴电缆细，故又称细缆，其产品型号为RG8或RG58；细缆早期常用于低速LAN的组建，连接器使用T型头和BNC头，安装时需切断电缆，总线结构，单段不超过185米，最长不超过900米。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质2、同轴电缆（Coaxial Cable）4）同轴电缆的分类75同轴电缆主要用于宽带信号，所以又称宽带同轴电缆，较50的同轴电缆粗，故又称粗缆，其产品型号为RG59；粗缆传输距离较远，早期常用于较大型的LAN的组建，安装难度大，成本高。现在主要用于传输模拟
22、信号，是公用天线电视系统的标准传输电缆。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）1）光纤概述光纤是光导纤维的简称，是目前发展最为迅速、应用最为广泛的传输介质。其基本通信原理是：发送端把代表数据的电信号转换成光脉冲（如有光脉冲表示1，无光脉冲表示0），光脉冲在光纤中传播，接收端把接收的光脉冲再转换成电脉冲，即可得到发送端发来的数据。,第四章网络传输介质及网络设备,光纤发明人高锟，美籍华裔物理学家，1933年11月4日出生于上海。前香港中文大学校长。美国国家工程院院士、英国皇家工程科学院院士、瑞典皇家工程科学院外籍院士、台湾中央研究院院士、中国科学院
23、外籍院士。在电磁波导、陶瓷科学（包括光纤制造）方面获28项专利。1964年，他提出在电话网络中以光代替电流，以玻璃纤维代替导线。1966年在标准电话实验室与何克汉共同提出光纤可以用作通信媒介，被称为“光纤之父”；1970年美国康宁公司拉制出世界上第一根光纤；1979-赵梓森制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父”。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）1）光纤概述一个单向光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和光检测器。其中：光纤用于传导光脉冲；光源用于把电信号的数据转换成光脉冲发送到光纤中；光检测器用于把光脉冲转换成电信
24、号；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）1）光纤概述,第四章网络传输介质及网络设备,为什么要进行光、电脉冲的转换？,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）2）光纤的材料光纤的制造材料可以是超高纯度的石英玻璃（SiO2）、掺稀土元素的石英玻璃（通过掺入稀土元素，可以实现对工作在不同波长的传输光纤的弱光信号的放大）、合成玻璃（硅酸盐玻璃）或塑料。石英玻璃制成光纤损耗小，传输距离长；塑料光纤光纤损耗大，但机械强度大，适合短距离和可接受的高损耗的场合。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fib
25、er）3）光纤的基本结构光纤是用来传播光束、细小而略显柔韧的传输介质。一般分为三层：中心：高折射率玻璃纤芯(直径一般为8.3或62.5m);中间：低折射率玻璃包层(直径一般为125m)；外层：涂敷层。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）3）光纤的基本结构,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构由于单根光纤很细（连包层一起直径也不到0.2mm），十分脆弱，容易折断，所以单根光纤是无法直接使用的，必须把光纤做成很结实的光缆。一般把一根至几十根甚至数百根光纤组合在一起做成光缆。做成后的光
26、缆有坚固的外保护层，一方面机械强度很大，另一方面也可以抵御外界环境如湿汽的侵挠，适于在不同的恶劣环境下长时间使用。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构光缆的理论性结构一般如下(各层大小不成比例)：,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构1是纤芯(一般直径单模8.3 m，多模62.5m)；2是纤芯包层（一般直径125m）；3是二次涂覆层；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构4是保护套，主要作用是保护避免外
27、界的潮气的侵入，以及抗机械、化学和热作用，防止磨损。其材料可以是玻璃纤维、塑料、阻燃聚氯乙烯等。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构5是强度构件，用于提高整个光缆的抗拉强度和耐压强度，强度构件可以是钢丝或高分子材料如芳纶纱。特殊用途的光纤通过增强强度构件以保护纤芯，强度构件也称铠装层。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构6是外护层，可以保护强度构件以内免遭外界水分或潮气的径向渗入，以及光缆在施工中所引起的拉、弯和压等外力损伤。通常在外护层印制光缆的型号及厂商信息。
28、外护层材料可以是PE和PVC材料。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构需要说明的是：只所以说以前所介绍的是光缆的理论性结构，是因为不同用途的光缆其结构会根据特殊要求进行改变。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）4）光缆的结构展示真实的光缆。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光纤通常是由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要同纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤芯很细（直径一般在8100 m），光波就是通过纤芯进行传
29、播（纤芯也是光纤的本质，其余的结构都是为了満足光在纤芯中传播、加强、保护纤芯的）。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播须满足的条件（1）纤芯的折射率大于包层的折射率 纤芯的折射率一般为1.4631.467，包层的折射率一般为1.451.46；阶跃光纤典型的折射率差值为0.01；目的是满足光的“从光密介质入射光疏介质可以发生全内反射”的条件。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传
30、输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（2）入射角1 满足一定的值当1大于一定的值时（=90），折射角3将成90，这是一个让光线在纤芯和包层产生全反射的临界角，大于该角度，不再有折射光，光线将发生全内反射，光被限制在纤芯中向前传播。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Opt
31、ical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件现代的生产工艺可以制造出超低损耗的光纤，即做到光线在纤芯中传输数公里而基本上没有什么衰耗。这一点也是光纤通信等到飞速发展的最关键因素。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（3）入射光满足一定的模式 是不是当1大于临界角，产生全内反射，在临界角和90之间任意角度的光线都可以在纤芯中传播？答案的否定的。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（3）入射光满足一
32、定的模式 根据光的传输特性，经过复杂的数学运算，可以得出：只有干涉模式为相长干涉的光才能在纤芯中传播，干涉模式为相消模式的光在纤芯中由于相互消弱而迅速衰减。,第四章网络传输介质及网络设备,光具有两种特性：波动性和粒子性。,相长干涉,相消干涉,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（3）入射光满足一定的模式 那么，怎样才能让以不同角度入射的光产生相长模式的干涉呢？入射光的相位差等于2的整数倍：即：=m2，m=0，1，2.（m称模数）；可以长产生稳定的相长干涉。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fi
33、ber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（3）入射光满足一定的模式 调整入射角可控制相位差。小入射角对应大的m值，大的入射角对应小的m值；大m值对应的光称为高阶模光，m值越大光进入包层越深，传输越慢；小的m值对应的光称为低阶模光，m值越小光进入包层越浅，传输越快；m=0为最低阶模式，这种基模称为单模。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播光在光纤中传播的条件（3）入射光满足一定的模式 调整入射角可控制相位差。小入射角对应大的m值，大的入射角对应小的m值；大m值对应的光称为高阶模光，m值越大光进入包层越深，传输越慢；小
34、的m值对应的光称为低阶模光，m值越小光进入包层越浅，传输越快；m=0为最低阶模式，这种基模称为单模。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播单模光纤和多模光纤图A中只画了一条光线。实际上，只要是入射光的入射角大于某一个临界角，就可以产生全反射，因此可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，这种光纤就称为多模光纤。光脉冲在多模光纤中传输时会逐渐展宽，造成失真，因此多模光纤只适合于近距离的传输。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播单模光纤和多模光纤,第
35、四章网络传输介质及网络设备,输入脉冲,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播单模光纤和多模光纤若纤芯的直径减小到光的一个波长（8-10m），则光纤就可使光线在纤芯中沿直线一直向前传播，而不会产生多次反射，这样的光纤称为单模光纤。单模光纤制造成本较高，使用昂贵的半导体激光器作光源，但衰减更小，可传输数十公里而不必采用中继器。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光在光纤中的传播单模光纤和多模光纤,第四章网络传输介质及网络设备,输入脉冲,输出脉冲,单模光纤,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fib
36、er）5）光在光纤中的传播单模光纤和多模光纤的比较,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（1）传输频带极宽，容量极大。频宽可达25000到30000GHz；光缆的数据传输速率可达2Gbps以上，理论值可达50000Gbps。一根头发丝一样的光纤传输信息的能力比普通铜线高出25万倍；一条由32根光纤组成不到1.3cm的光纤可同时传送50万部电话和5000个电视节目；一套32卷的大不列颠百科全书用普通网络传输需13个小时，而通过以光纤为骨干网的网络仅需4.7秒。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optic
37、al Fiber）5）光纤的特点优点（2）传输距离长，衰减小。多模光纤单段可以传输2km；单模光纤可以传输几十公里甚上百公里而不用中继器。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（3）抗雷电和电磁干挠性能好。数据在光纤中以光信号而不是电信号传播，所以不受外界电磁场的干扰，这在有大电流脉冲干挠的环境下尤为重要。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（4）无串音干挠，保密性好。因光纤中传输的是光信号而不是电信号，所以没有电磁辐射，也不易被窃听和截取数据。,第四章网络
38、传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（5）体积小，重量轻。1000米长的1000对双绞线电缆约重8000kg，而同样长度但容量大得多的一对两芯光缆仅重100kg。铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（6）误码率低。一般误码率小于10-9。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点优点（7）原材
39、料丰富。石英玻璃、合成玻璃以及塑料均可能用来制造光纤。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点缺点（1）连接和分枝困难。一是需要专用设备（光纤熔接机）、熔接环境要求高；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点缺点（2）光纤的制造工艺和技术要求高。我国的光纤的制造技术处于国际领先水平。如武汉长飞、峰火等。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）5）光纤的特点缺点（3）光纤网络要配备的光电转换设备，一是技术要求高，二是成本高。,
40、第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）6）光纤的分类（1）按模式光纤最常用的是按模式将光纤分为单模光纤和多模光纤。一般常用的有：8.3m/125m（单模）；62.5m/125m（多模）；加外还有：50m/125m（多模）；100m/140m（多模）；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）6）光纤的分类（2）按工作波长光纤按工作波长可将光纤分为850nm、1310nm以及1550nm光纤。一般多模光纤工作在850nm，单模光纤工作在1310nm和1550nm。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网
41、络传输介质3、光纤（Optical Fiber）7）光纤的制造工艺为让大家更进一步了解光纤，现对光纤的制造过程进行简单的讲解。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）7）光纤的制造工艺,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）7）光纤的制造工艺,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fiber）8）光纤产品的认知光纤（室内、室外）；光纤跳线；尾纤：光纤接头（ST、FC、SC、LC）；,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质3、光纤（Optical Fibe
42、r）8）光纤产品的认知单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳线用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳线用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 无线传输介质（自由空间）属于非导向媒体，应用于无线通信。主要用于导向媒体铺设不便的特殊地理环境，如高山、岛屿、移动通信等，或作为地面传输系统的的备份和补充。无线通信主要有三种：短波通信；微波通信；其他通信。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质-
43、电信领域使用的电磁波的频谱,第四章网络传输介质及网络设备,无线电,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线,射线,双绞线,同轴电缆,卫星,地面微波,调幅无线电,调频无线电,海事无线电,光纤,电视,LF,MF,HF,VHF,UHF,SHF,EHF,THF,波段,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移动无线电,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,第一节网络传输介质4、无线传输介质小知识：根据大气的电磁特性，还可以将大气划分为中性层、电离层
44、和磁层。中性层是指地面到60千米高度，这里大气各成分多处于中性，即非电离状态；在60千米500千米的大气层称为电离层。500千米以上的称为磁层。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质无线电波可分为短波和微波。短波信号频率较低，传输时通信质量较差。计算机网络中使用的无线介质主要是微波。微波是一种频率很高的电磁波。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 1）短波通信即常说的无线电通信，主要靠电离层的反射（或地面到电离层的多次反射）。由于其传输距离远，也很容易穿过建筑物，全方向传播（发射装置和接收装置不必精确对准），所以被广泛地应用于通信。,第
45、四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 1）短波通信但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层所产生的多径效应，使得短波信道的通信质量较差。因此，当必须使用短波无线电台传送数据时，一般都是低速传输，如几十至几百比特，最高为几千比特/秒，主要应用于无线电广播。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 1）短波通信就是同一个信号经过不同的反射路径到达同一上接收点，但各反向路径的衰减和时延都不相同，使得最后得到的合成信号失真很大。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率
46、范围为300MHz-300GHz（波长1m到10cm），但主要是使用2-40GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。传统的通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信地面微波接力通信由于微波在空间是直线传播，而地球表面是个曲面，因此其传播距离受到限制，一般为50km左右。但若采用100米高的天线塔，则传播距离可以增大到100km。为了实现远距离的通信，必须在一条无线电通信信道的两个终端之间建立若干个中继站。中继站把
47、前一站送来的信号经放大后再发送到下一站，故称接力。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信地面微波接力通信微波接力通信可以传输电话、电报、图像、数据等信息。其主要特点是：频率很高，波段范围宽，信道容量很大；因工业干挠和天电干挠的主要频谱成分比微波频率低得多，故对其干挠小，所以微波传输质量较高；与相同容量和长度的电缆相比，成本低，且易于跨山区、江河。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信地面微波接力通信微波接力通信其主要缺点是：相邻站之间须直视，有时一个天线发出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线而造成失真
48、；射频的传播有时会受到恶劣气候的影响；与电、光缆系统相比，隐蔽性和保密性较差。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信卫星通信是在地球站之间复用位于约36000公里高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信，它是用对地静止的通信卫星作为中继站。,第四章网络传输介质及网络设备,卫星通信示意图,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信卫星通信卫星通信的最大特点是通信距离远。且通信费用与通信距离无关。同步地球卫星发射出的电磁波能辐射到地球上的通信覆盖区的跨度达18000多公里，面积约占全球的1/3，因此只须在地球赤道上空的同步轨道上，等距离放置
49、3颗相隔120度的卫星，就能基本实现全球的通信。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信卫星通信卫星通信的其他特点是信道容量极大，传输距离远，因信号所受干挠小故可靠性高且稳定，较大的传播时延（在面上无论是相隔一条街还是跨越几个国家，从一个站经卫星到另一个站的传播时延一般为270ms）一次性投资大等特点。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 2）微波通信卫星通信卫星通信的地面站使用甚小口径天线终端设备（VAST，Very Small Aperture Terminal，直径一般不超过1米）来发送和接收数据，目前卫星通信已广泛地
50、应用于远程计算机网络中。如国内很多证券公司显示的证券行情、POS刷卡机等都是通过VAST接收的卫星通信广播信息。,第四章网络传输介质及网络设备,第一节网络传输介质4、无线传输介质 3）其他无线通信 无线通信信道除微波及短波外，还有红外线、激光等媒体。红外线和激光通信的收发设备必须处于视线范围内，均有很强的方向性，因此，防窃取能力强。但由于它们的频率太高，对环境因素（如天气）较为敏感，因而，只能在室内和近距离使用，如近距离的手机、笔记本计算机的相互数据的传送。,第四章网络传输介质及网络设备,第二节网络设备1、网络卡2、中继器3、集线器4、网桥5、交换机6、路由器7、网关8、防火墙,第四章网络传输
