网络传输媒介和综合布线系统.ppt

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1、*,计算机网络技术及应用,主讲：帖振明,高等院校专业基础课,E-mail：,第3章 网络传输媒介与综合布线系统,3.1 网络传输媒介3.2 综合布线系统3.3 计算机网络与综合布线系统,3.1 网络传输媒介3.1.1 网络传输媒介概述 传输媒介是网络通信的第二要素，传输媒介的选用是网络设计中的重要任务之一。网络传输媒介为连接网络中的各个结点提供物理通道，直接决定了网络的性能，从而成为实现网络资源共享的最基本要素。然而，计算机采用电流、无线电波、微波或者电磁（EM）频谱中光谱能量来传递信号。这些信号有些需要介质，而有些则不需要。无论是否需要介质，把信号和介质视为一个整体，称之为“媒介”。,有线媒

2、介:把需要载体的媒介称为有线媒介，如同轴电缆、双绞线和光缆;无线媒介:把不需要载体的媒介称为无线媒介，如无线电波、微波和激光。作为计算机网络传输媒介应具有以下特性：（1）适合电流方式（2）可以被半导体材料所变换（3）至少可以用两种离散状态来表示(双态),不过，电子信号通过传输媒介能在网络上计算机之间传送，只表明传输媒介是计算机相互通信的通路，并不意味着传输媒介是实现计算机通信的唯一条件。最终要完成计算机之间的通信还需要协议与服务的支持。,在一个计算机网络采用有线媒介还是无线媒介的一个基本原则是：实用与可靠。如果所架构的网络为一个局域网，则有线媒介是最适合的传输媒介；若所架构的网络是一个把多个远

3、程的站点连接起来，则采用无线电缆也不失是一个明智的选择。其实在实际的网络工程实践中，常常常把有线和无线媒介组合应用。特别是对于具有移动站点的网络，采用无线媒介常常必不可少。,其实，计算机网络媒介的选用，并没有一个绝对而简单的原则可依，需要与其运行的环境加以通盘考虑。究竟决定选用哪一种媒介，需要考虑的因素很多，其中最重要的几个因素有：价格 安装 容量 衰减 抗电磁干扰能力(EMI),价格：媒介的价格包括媒介的传输介质以及媒介的连接器件和设备。有线媒介的价格不仅包含电缆，还有电缆的连接器；而无线电缆一般认为没有传输介质费用，仅包含信号的发射和接收设备的费用。但无线媒介并不绝对没有介质方面的费用，当

4、进行远程专用无线计算机网络通信时，申请专用“频点”是需要费用的。在很多情况下价格决定一切，但对于计算机网络，价格因素应退让于网络的整体性能和可靠性，因为传输媒介的费用在整个网络的建设中所占比例是很小的一部分，价格不应作为影响选用传输媒介的主要因素。,容量：以(频)带宽(度)表示。带宽定义为频率范围，用赫兹(Hz)表示。传输媒介的容量是其物理上的容纳量。媒介带宽的大小是一个相对参照值，因为媒介的容量随着传输距离以及采用的信号技术不同是变化的。媒介容量实际的意义在于,在媒介有效的带宽中有多少二进制数据（位）被可靠地传输。因此，在比较媒介的带宽时，应该强调在什么技术条件下以及多大的传输距离的限制下，

5、比较媒介每秒中传输位的个数。,安装：指媒介的安装难易程度，直接影响了施工的质量和可维护性，从而影响网络的性能。衰减：在位传输过程中信号被削弱的趋势或失真的程度。当信号从媒介上通过时，它的一部分能量由于媒介的物理特征被吸收或被扩散掉，造成了信号的减弱和失真。传输媒介的衰减是可以被非常准确地描述，但也应当考虑媒介的衰减特性受到的技术条件及有效距离的限制。,抗电磁干扰能力：它直接影响了媒介在一定的条件下保证信号可靠性传输的性能。传输媒介可以约束或者引导电压脉冲以及电磁波，但是，没有任何一种媒介可以完全覆盖整个频谱，总会有其它的电磁波夹杂于所期望的信号内，这种电磁干扰(EMI)必然对正常信号造成伤害，

6、影响信号传输的可靠性。此外，通过截取辐射电磁波很容易地对电子信号进行窃听。因此，抗电磁干扰以及抗信号被截获的能力成为比较各种传输媒介性能的重要特性之一。,3.1.2 网络有线传输媒介 计算机网络有线传输媒介主要包括两类有媒介：电缆和光缆。用于计算机网络的有线电缆现只有两种，它们是同轴电缆和双绞线。同轴电缆已经基本退出计算机网络历史舞台，双绞线是计算机网络传输媒介的主流，光缆则是未来计算机网络传输媒介技术的发展方向。,1.同轴电缆 同轴电缆由绕同一轴线的两个导体组成。内部导体可以是单股的实心导线，也可以是多股的绞合线；外部导体可以是单股线，也可以是编制的网状线。内部导体用用固体绝缘材料固定；外部

7、导体用一个罩或者屏蔽层覆盖。单根同轴电缆的直径约为1.022.54mm。同轴电缆的这个结构特点，允许在较宽的频率范围内工作。,同轴电缆是局域网中曾是被广泛采用传输媒介之一，以至于早期许多人把同轴电缆看作是局域网络系统唯一的传输介质，而忽略了其他传输介质的使用。虽然现在同轴电缆的使用已经很少，但作为网络传输媒介中非常重要的一种类型，仍然需要对其技术特性有比较全面的认识。,（1）规格 计算机网络连接中常用的同轴电缆类型如下：（1）50粗缆：RG-8 及 RG-11（2）50细缆：RG-58（3）75粗缆：RG59(用于CATV电缆)75同轴电缆是有线电视CATV系统中使用的标准传输电缆，而50同轴

8、电缆只用于数字信号的传输，故而又称为基带传输电缆。75同轴电缆不但可用于分频多路复用(FDM)的模拟信号的传输，还可用于高速数据信号的发送和模拟信号的发送，一般将75同轴电缆的传输称为多通道宽带传输。,同轴电缆大部分用于设备与设备之间的连接。在每一个用户位置都装有一个连接器来提供用户接口。接口安装方法可以是把电缆切断，然后接在T型连接器两端；也可以是采用一种类似于夹板的装置，称作Tap进行安装。不过，前一种方法在现代计算机网络中应用的更为普遍。,为保证同轴电缆正确的电气特性，同轴电缆必须接地，以构成一个必要的回路。同时，在同轴电缆的两端分别安装一个终端匹配负载终端匹配器（俗称“堵头”），其目的

9、是为了起到减弱反射信号的作用，并与网卡进行阻抗匹配。,T型连接器,终端适配器,（2）特性 1）传输特性 在应用中，50同轴电缆仅仅用于数字传输，并使用曼彻斯特编码。数据的传输率可达10Mbps。计算机网络使用的同轴电缆均为50同轴电缆。,75同轴电缆(通常所称的“粗缆”)，既可用于模拟信号的发送，又可用于数字信号的发送。对于模拟信号，频率可达300400MHz，即在该类型的同轴电缆上，可以用与无线电和电视广播相同的方法，传输模拟信号数据。使用分频多路复用FDM技术，该电缆可以支持大量的通道。这种技术已经用于智能小区的有线电视、电话和计算机网络的“三网合一”项目中。,2）连接特性 同轴电缆适用于

10、点到点连接或多点连接。基带50同轴电缆，每段可以支持几百台设备，在大型网络系统中，还可以利用中继器把各网段连接起来构成更大的网络系统。宽带75同轴电缆每段可以支持数千台设备，而在高速数据传输率下(50Mbps)，使用该类型同轴电缆时，可连接的设备数目限制在2030台。,3）跨度特性 典型的基带同轴电缆有效传输信号的最大距离限制在几公里之内，而宽带的同轴电缆可以达到几十公里。宽带电缆的传输距离取决于传输的是数字信号还是模拟信号。高速数字信号传输或模拟信号的传输(50Mbps)，传输距离限制在约1公里之内。注：网络中相临两站点之间的最大距离由网络的拓扑结构、网卡和网络传输协议共同决定，如总线型以太

11、网的两相邻主机的最大距离不能超过185 m。,4.综合特性 一般说来，对于频率较高的数据传输，同轴电缆比双绞线的抗干扰能力强。,3、选用利弊 根据传输媒介的选用原则，同轴电缆在价格、安装、容量、衰减和抗电磁干扰能力方面具有以下特点：1)价格 同轴电缆的价格随直径以及导体的不同而变化。同轴细缆相对便宜一些，而同轴粗缆相对贵一些。一般来讲，同轴细缆的价格略高于3类UTP（非屏蔽双绞线），却低于5类UTP；而同轴粗缆略高于5类UTP，却低于STP（屏蔽双绞线）。,2、容量 同轴电缆的传输速率目前看较低，用于连接总线型以太网时为10Mbps，若用于连接环行令牌网时，可以达到16Mbps。然而,在现代计

12、算机网络中，由于5类UTP所支持的100M以太网技术的快速发展，大大减少了对同轴电缆的使用。有必要说明一下，同轴电缆的带宽随着它内部导线直径的增加有变宽的可能性。,3)安装难易程度 同轴电缆的初始安装相对比较简单，使用专用工具时尤其方便。4)衰减 同轴电缆也存在很高的衰减。但要比双绞线小得多。在当前LAN技术条件下，同轴电缆的有效距离在几千米范围内。5)抗电磁干扰性 同轴电缆的屏蔽层不仅大大地减轻了电磁波的对外辐射，同时也增强了同轴电缆系统抗外接电磁干扰的能力，但并没有完全隔离外界的干扰。,由此可见，在计算机网络中采用同轴电缆有利的方面：（1）安装相对比较简单。（2）有成熟的标准支持较高的速率

13、（10M或16M）。（3）抗电磁干扰能力优于双绞线。（4）连接比较坚固。,在计算机网络采用同轴电缆不利的方面：（1）一些安装技术使同轴电缆不便管理和再配置。（2）衰减较大，但比双绞线要小。（3）对极端状态下的电磁干扰及窃听有中等程度的敏感。,双绞线是现代网络系统中使用最多的一种传输介质。无论是传输模拟数据，还是传输数字数据，均可以使用双绞线作为传输介质。如图2-14所示，双绞线由两根螺旋结构排列的绝缘线组成。双绞线中的导线可以是铜质的，也可以是钢质的。铜线可以提供良好的传导率，而钢线可保证有足够的强度。一对双绞线构成一条通信链路。把每对线扭在一起可使线间的电磁干扰最小。成对双绞线的直径约为0.

14、0380.142mm。,2、双绞线,（1）规格：双绞线（TP）有两种类型：非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）。A非屏蔽双绞线电缆（UTP）非屏蔽双绞线电缆(UTP)由多股双绞线和一个塑料护套构成。除了电话系统中普遍采用UTP外，在其他许多场合UTP也得到广泛应用。电气工业协会(EIA)为双绞线电缆五种不同的质量推行了一个分类方案。其中3类UTP和5类UTP被广泛使用在计算机连网中。3类UTP适合于目前大部分低速计算机网络(10M)，而5类UTP则用于较高速的计算机网络（100M）,B.屏蔽双绞线电缆（STP）屏蔽双绞线（STP）是一种屏蔽电缆，它内部与UTP一样是双绞线，外面由铝箔包

15、裹，最外层再用塑料套保护，其结构见图2-15。,一般认为，屏蔽双绞线主要应用于安全性、抗干扰和传输性要求较高的网络系统中。如智能大厦的楼宇自控系统的信号传输线、保安电视监控系统的信号传输线等均要求必须使用屏蔽双绞线STP，而在计算机网络中均使用非屏蔽双绞线UTP。其实不然，我国有关计算机网络的技术标准是参照北美及美国的标准制定的，美国的标准要求普通的计算机网络均采用非屏蔽双绞线UTP，而不是STP。但欧洲有关标准则要求计算机网络应采用屏蔽双绞线STP。而不是UTP。并且欧洲标准双绞线与北美标准（我国同北美标准基本一致）的双绞线内部的导线数量也不一样。,应当说，UTP的安装相对STP的安装要简单

16、一些，成本也相对较低。在我们这样的发展中国家采用UTP是适合我国国情的。据有关研究表明，UTP的安全性和抗干扰性能文完全可以信赖，它向外辐射的电磁波远远比键盘和显示器的辐射造成的安全性危险小。,（2）特性 1）传输特性 双绞线既可用于传输模拟信号，也可用于传输数字信号。对于模拟信号，大约每5 6km需要以一个放大器。对于数字信号，每23km需要一台中继器。若使用T型线路，数据的传输率可达1.544Mbps。也就是说，采用双绞线也可达到较高的数据传输率，但与传输的距离有关。一般双绞线数据传输率的上限是10Mbps，采用特殊的网络技术可达到100Mbps(如100Base-T高速网技术)。,2）连

17、通特性 双绞线既可以用于点到点的连接，也可以用于多点连接。作为一种多点传输介质，双绞线比同轴电缆的价格低，但性能要差一些，而且只能支持很少几个工作站的连接。所以，双绞线一般只用于点到点的连接。,3）跨度特性 双绞线很容易在15km或更大的范围内传输数据，例如可进行远距离的数据传输。在局域网中双绞线主要用于在一个建筑物内连接工作站。一般在100bps的速率下，双绞线的传输距离一般可达100km。,4）综合特性 双绞线的抗干扰性取决于所加的屏蔽，以及在一束线中相邻线的扭曲长度。这些措施当信号波长比双绞线的扭曲长度大时是有效的。在传输低频信号时，双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆，但当传输频率超过

18、10100kHz时，同轴电缆比双绞线的抗干扰性有明显的优势。,(3)选用利弊 1)价格 与其它传输媒介相比3类UTP的价格最低，而5类或超5类UTP的价格相对要高一点。但UTP良好的性价比使之已成为计算机网络中最为被广泛使用的传输媒介。在计算机网络的设计中，建议要根据实际的需要决定采用何种传输媒介，而不是根据价格。若计算机网络网络带宽为10M，选择3类UTP即可；而若所建设的计算机网络为100M高速网，则需要选择5类以上标准的双绞线。不过如果经费允许，应选择较高级别的双绞线，以便未来网络升级，并且有利于网络性能的提高，最大限定地减少双绞线中的串扰。,2)安装难易程度 UTP安装及设备都比较简单

19、，并易于使用，安装技术不需要专门训练便可上岗操作。STP的安装相对复杂，需要专门的培训或指导才能达到其安装工程的质量要求。但无论是UTP还是STP，其安装均不算很难，属于比较容易安装和维护的传输媒介类型。,3)容量 UTP在100米范围内传递数据的速率为 l100Mbps。目前，大部分的传输率为10100Mbps。选用时要注意，不同等级的双绞线，其支持的网络带宽容量有很大差异。向3类双绞线智能用于10M以下的网络，而若传输数据速率要达到100M时，则必须选用5类以上的双绞线。,从理论上讲，STP受外界影响相对较小，因此应用时可传输的信号频率会更高，具有更高的数据传输速率，100米内可以达到50

20、0Mbps带宽。但是，通常使用的数据传输率不超过155Mbps范围内。,4)衰减 无论是UTP还是STP，其衰减都相对比较大。在当前的技术下，他们的数据传输有效范围均在几百米以内。也就是说，双绞线不适用于大范围的长距离计算机局域网的建设。,5)抗电磁干扰性 双绞线属于铜电缆，因而对EMI（电磁干扰）非常敏感。尽管缠绕方式大大减轻了串扰现象，导线之间仍然存在一定量的干扰。另外，双绞线上的信号容易受到外界电磁波辐射的影响(如发动机)。还有一些其它设备也可以截获双绞线发射出的信号，从而破坏了网络安全。不过，与UTP相比STP的最大优点就是抗干扰能力较UTP有很大的改善，并且自己的EMI辐射也大大降低

21、。然而，在强电磁干扰环境中，STP仍会受到一些干扰的影响。,3.光缆 光缆，即光纤电缆，是一种传输数字信号的高性能传输介质。在现代计算机网络系统中，特别是在大型网络系统的主干或多媒体网络应用系统中，几乎都采用光缆作为网络传输介质。因此，近年来，光缆信号传输技术及光缆性能的发展是十分迅速，光缆不仅是现有传输介质中最有前途的网络传输介质外，全光缆计算机网络的实现将会很快称为现实。以下介绍光缆技术规格及在计算机网络中应用的有关特性。,3.5 光缆,(1)规格 1)物理特性 光纤电缆实质上是一种光导纤维，简称为光纤。在一根光缆中有多根光纤，常用的有两芯、四芯和六芯居多。光纤是一种半径细小(50100m

22、)、柔软并能传导光线的透明介质。各种玻璃和塑料都可用来制造光纤，而超高纯度石英玻璃光纤的损耗最低，但超高纯度的光纤很难生产，价格自然也高。常用的是多股玻璃纤维，虽然其损耗较高纯度光纤高，但比较经济，且性能也足够好，能够满足各种网络通信的需要，并且性能是现在所有有线传输媒介最好的。,实用的光缆由多束光纤组成，如图3.4所示。,由于光纤具有较高的折射率(无论是玻璃纤维还是塑料纤维)，故都用折射率稍低的材料做成的包层将光纤围裹起来。这一包层将光纤与外界隔离，以防止与其他相邻的光纤相互干扰。,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。光学接口设备（光电转换器）从光纤上取出光脉冲转换

23、成计算机能够识别的电信号，或者计算机的电信号经转换称为光脉冲信号送入光纤。光纤的另一端可以直接连接在连接中心(光端箱)，最后，光纤被连接到另一个用户设备上。,一般光纤系统可使用两种不同类型的光源：发光二极管LED 和注入型激光二极管ILD。发光二极管LED是一种固态器件，电流通过时就发光，同常用与多膜光纤的光脉冲发射。注入型激光二极管ILD，也是一种固态器件，其工作原理与激光器的一样，即通过激励量子电子效应产生一个窄带的超辐射光束，它常被用于单膜光纤的光脉冲发射。,要使用光导纤维作为网络传输介质，还必须有一个相应的接收器件检波器。检波器实际上是一种把光转换为电能的二极管。目前使用的检波器有两种

24、：PIN检波器和APD检波器，这两种器件都是光电计数器。PIN的价格比APD的价格便宜，但不如APD灵敏。,使用光导纤维作为传输介质时，对的光载波的调制，一般采用振幅移键控法ASK，也称为亮度调制。典型的作法是，在给定的频率下，以光的出现和消失了表示两个二进制数字。LED和ILD的信号都可以采用这种方法调制，则PIN和APD检波器直接响应亮度调制。,光导纤维的数据传输率可达几千Mbps，传输距离在几十公里以上。现在，一条光导纤维的电缆上只能传输一个载波。随着网络技术的进步与发展，一定会出现分频多路复用的光导纤维以及相应的器件和技术。,3)连通性 光导纤维目前普遍用于点到点的链路连接和计算机网络

25、的干线连接。原则上讲，由于光导纤维具有功率损耗小，衰减的特性，并有较大的带宽潜力，因此一段光导纤维能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆的要多得多。,(2)规格 光缆中的光纤从光学特性上划分有单膜光纤与多膜光纤之分。单膜光纤提供一条光通道，而多膜光纤将提供多条光通道。单膜光纤的传输性能高于多膜光纤传输性能，即单膜光纤具有比多膜光纤更大的容量，但是，单膜光纤的生产成本比多膜光纤贵得多。无论何种类型的光纤，其基本规格有850nm和1,300nm两种（850nm和1,300nm分别为光缆传输所使用的激光波长），其他的有关参数如下：,芯子直径 1004 包层直径 1430.6 数值孔径 0.290.01

26、 衰 减 小于6.0dBkm，850nm 小于4.0dBkm，1300nm 频 宽 大于150MHzkm，850nm 大于500MHzkm，1300nm 拉力强度 大于 84kg 环境温度-4080,注：光导纤维的芯子直径和数值孔径越大，发光二极管LED接收的光越多，它们直接影响关系系统整体性能的传输速度和传输距离。实际使用的光缆类型由光缆中光纤的模式、材料以及光纤“芯外层”尺寸决定。如上“注：”所述，光纤芯的尺寸及纯度直接决定了光纤传输光的多少。常用的光缆类型包括：,8.30微米芯125微米外层、单膜光缆 62.5微米芯125微米外层、多膜光缆 50.0微米芯125微米外层、多膜光缆 100

27、微米芯140微米外层、多膜光缆,(3)选用利弊 1)价格 到目前为止，光缆及其连接器件的价格在所有传输媒介中是最贵的。但是，光缆的价格随着生产技术的进步，其价格在大幅度地下降。有些国产光缆与连接器件的总体价格已经比进口铜缆价格低。但是，选用光缆作为计算机网络传输介质的成本，不仅仅是光缆及连接器件本身的价格，其安装费用相当高，有时会远远高于材料费用。,2)安装难易程度 光缆的光学特性决定了光缆布线工程是相当难的技术工作。到目前为止，光缆的性能如此优秀却没有能广泛的推广的主要原因，就是光缆布线与连接器件的安装十分困难。不仅技术人员都必须经过一定的专业培训，施工时还必须谨慎心细。不过，可以相信，用不

28、了多长时间，一定会有一种好的光纤布线全面解决方案，以实现计算机网络全光缆。,3)容量 光缆能够支持很高的频带宽度，这是因为光纤仅受到高频光学特性的影响，低频的电子系统不会影响到光纤系统。目前的技术已经可以达到在225公里的范围内，支持100Mbps2Gbps的数据传输速率。在计算机网络中使用的比较多的是多膜光缆，光脉冲发射器为LED。在这种配置下，光纤可以在大约20公里范围内支持100Mbps的信号传输速率。,4)衰减 光缆的衰减相对很低，传输的距离主要受到光纤中光脉冲的光波波长的影响，其有效传输范围以千米为计量单位。可见，光纤的衰减比任何一种铜缆媒介都要低得多。从当前的技术看，在68km的距

29、离之内，光缆不用中继器就可以很好地进行各种数据的传输。因此，光缆光纤适合于在几个建筑物之间，通过点到点的链路来连接局域网络，或在一个建筑物内作为综合布线的垂直系统布线链路。,5)抗电磁干扰能力 光缆作为计算机网络传输介质的最大优点之一，就是它基本不受电磁噪声的干扰。正是这种特性才使它能在长距离内保持较高的数据传输速率，并可在复杂恶劣的环境中保证数据的准确性和安全性。换句话说，在有强电磁干扰的地段，采用光缆作为传输介质，是网络布线设计的一个最佳选择。另外，光缆也难以窃听，使计算机网络传输更加安全。光缆还不用接地，从而也就不受地线电平位移可能造成的影响。,光缆作为计算机网络的传输媒介有以下利与弊：

30、优势：（1）支持更高的带宽（100Mbps2Gbps）；（2）极低的衰减，适用于长距离大范围的网络布线工程；（3）无法光缆外对光缆信号进行窃听或干扰，大大提高了网络的安全性和可靠性。劣势：（1）光缆及连接器件的价格较高；（2）安装工艺要求太高；（3）布线系统配置及安装复杂。,3.1.3 网络无线传输媒介 无线传输媒介为不使用导电介质（铜线）和传光介质（光导纤维）进行电磁波传送的信号通信机制。根据物理原理，电磁波传输不需要介质，通信数据是利用了电磁波的特性实现交换的，电磁波成为了一般意义上的传输“介质”，但物理本质上电磁波不能称为介质，只能是数据信号的载体，故而把电磁波称之为传输媒介。,所谓无线

31、计算机网络，就是指其传输介质是无线传输媒介的网络。无线计算机网络通过电磁波传输技术连接网络系统，网络中的应用都要求在发送方和接收方之间有一条“可视线”(Line-of-Sight)通路。目前的无线计算机网络采用的传输媒介有：无线电波(Radiowave)微波(Microwave)红外线激光(Infrared Light),上述每一种媒介在局域网LAN和广域网WAN的运行机制具有共同点，但也有一些的差异。首先，无线电波、微波和红外线激光均是电磁波，传输均不需要任何介质。但是由于它们的频率不同，其物理特性决定了它们在传输信号的机制和应用场合均存在着较大的不同。,由于无线电波工作的频率较低，所以其数

32、据传输率较低，而微波、红外线和激光设备都工作在较高的频率范围内，如微波工作在1091010Hz，激光工作在10141015Hz，因此，它们都实现很高数据传输率的能力。目前可做到的数据传输率达每秒几兆位，基本达到了短距离计算机网络数据通信的要求。,1.无线电波 在电磁波频谱中，把频率在10kHz1GHz之间的电磁波成为无线电波。在此频段中含有广播电视频道，因而这个频段电磁波的应用在各个国家都是要受到管制的。仅仅有一小部分可供自由使用。这一小部分就是所谓的非管制频道。无线电波计算机网络所采用的频率就在此非管制频道中。在非管制频道传输数据信号，要保证没有差错是不可能的。因此，通常要求使用非管制频道的

33、设备必须在规定的功率以下工作，以减少与其他信号的干扰。,对于无线计算机网络，无线电波在应用中有以下三种类型：.低功率、单频率.高功率、单频率.扩展波段无线电波 不同的类型都有各自的特点，应用在不同领域的无线计算机网络。,不同的类型无线电波架构的计算机网络都有各自的特点，适用于不同领域的无线计算机网络的应用。下面仅介绍在技术性能和应用功能都能满足实际计算机网络通信要求的“甚高频”无线电波的数据传输性能和特点。“甚高频”无线电波（超短波）的频率范围为30300MHz，与其他无线电波一样，其特性依赖于频率的大小，但它可同时采用多种频率，而不是单一频率。甚高频无线电波对信号的调制有两种方案可选：直接顺

34、序调制和频率跳跃调制。,该方案最常用的调制方案。它是将编码数据分成小片，分散在不同频率的无线电波中。除了所需要的数据，片中还包含有伪信号。但接收器知道哪些频率的信号是有效的，并且通过收集有效的信号进行辨认去除伪信号，这些有效的信号被重新组织组成数据。由于在任何一段频率中可以利用的频率比较多，所以直接顺序信号可以与其它信号同时存在，不需要的信号将被忽略，或被看成伪信号，或被视为噪音。,虽然该调制方式的信号一样可以被容易截获，但数据的安全一般没有太大的问题。因为决定监视哪一些频率、获取所有片数据、辨认有效数据以及解释信号编码并不是一件容易的工作，通常是非常困难的。目前900MHz直接顺序调制方式的

35、通信系统，可提供的数据传输率可达到2Mbps6Mbps。,该方式调制要求无线电波的频率不断地跳频，即跳频迅速地在预先设定的频率之间进行转换。无论发送方还是接收方，都必须遵守同一方式，保持复杂的时间间隔。由于该波段中所有频率都可以被用来传输数据，所以在多波段之间的同时跳跃可以使用附加带宽。从而可使数据传输的安全性更加有保证。,2.微波 微波通信系统有两种基本形式：地面系统（基于地球表面）和卫星系统。从技术上看，微波地面系统和卫星系统使用同样的频率，但在能力上有一些差别，应用的目的不同。以下仅介绍常用的地面微波数据通信系统的性能和特点。性能与特点及应用 地面微波一般采用定向式抛物面形天线，要求两天

36、线间的通路没有障碍或视线可及。其信号由收发装置产生，频率一般在GHz范围。由于微波连接不需要什么电缆，所以，微波可用于不宜布线的地区或地段的网络通信工程。,一般来讲，连接两个相距较远建筑物，用微波实现，要比铺设电缆方式简单且便宜得多。目前在小城市之间和同一城市不同区域的某一单位的内部网的建设，基本上都是采用了地面微波作为传输媒介的解决方案。如许多证券公司应营业部之间的计算机网络互联，就是采用了微波无线计算机网络互联技术。但是，应用时应注意，使用微波作为传输媒介，其频率的使用必须得到有关部门的批准，并缴纳一定的使用费。,在建筑物群中有时也采用小规模的地面微波方式架构计算机网络。在此微波LAN中，

37、一般使用小型微波发送装置与中心位置的（微波）集线器进行通讯。多个（微波）集线器相互连接组成一个完整的计算机网络以支持移动式用户环境。如：IEEE 802.11X。地面微波作为计算机网络传输媒介时的频率范围低GHz区域，具体地一般在46GHz或2123GHz。,3.红外线光 红外线光是又一种在计算机网络中被广泛使用的无线传输媒介。红外线系统采用发光二极管（LED）或激光二极管（LLD）以及光电二极管实现网络设备之间的数据交换。红外线发光设备的一个最大特点，就是所发出的光单色性非常好。带有信息的红外线光可以直接或经过墙面、天花板反射后被接收装置接收。不过，红外线光每被反射一次，信号强度大约减小一半

38、。但是，红外线光信号没有穿透墙壁和其它固体物体的能力，还容易被强光光源所覆盖，所以红外线光最有用的地方是在一个空荡的小房间里。,然而，红外线光的高频特性决定了它可以支持高速率的数据传输应用。可以，目前红外在数据传输方面应用的技术的发展相对比较慢，可以相信，红外系统将一定会在计算机网络通信中有较大的发展和广泛的应用。红外线传输系统按产品的应用方式分为两大类：点到点和广播式,1)点到点红外数据传输系统 由于红外线光具有容易分离和良好的方向性特点，一束红外线光可以很容易被集中汇集于一个指定的目标或点，从而减少了衰减，也降低了被窃听的可能性。所有红外通信设备，均充分应用了红外线光的上述技术特点。红外线

39、光的频率一般在100GHz1000GHz之间。具体的特点如下：,红外线装置的价格与所需要的红外线光的过滤媒介的类型有关。高质量大功率的激光红外系统产品非常贵，而一般数据传输应用的红外系统产品，其价格却相当便宜。,红外数据传输设备的安装，要求光线点对点集中准确，因而有一定的难度。大功率红外系统的安装要特别小心，以防红外光损坏眼睛。,根据国际标准化组织IRDA正在制定的标准，红外线光系统点到点的数据传输速率可以达到11Kbps。实际上，许多专用红外线系统（如军事应用系统）1公里内传输距离所具有的容量已经达到了512Kbps16Mbps。,红外线光信号的衰减取决于发光光源的强度、光的单色度以及大气环

40、境和通信路径上半透明物的特性等。一般红外数据传输的有效区域在几米到几十公里之间。所有红外信号在强光条件下都非常脆弱。不过，被强聚焦的红外数据传输对被窃听具有很好的抵制能力，因为一旦红外信号被窃听，其信号将一定会遭到严重破坏而被发现。,(2)广播式红外数据传输系统 广播式红外系统把集中的红外光束以广播或扩散的方式向四周散发。这种方法通常也用于遥控等其它类似设备上。使用这种技术很容易连接收发设备，也更容易灵活地改变设备的分布。通常这种技术具有一个可以与多个主机进行通信的能力，但同时给数据传输的安全带来不利的后果在有效的地域内其信号很容易被截获。广播式红外系统的红外线光的频率一般在光频的最低端，大约

41、为100GHz1,000GHz之间。,与点到点红外系统一样，红外线装置的价格与所需要的红外线光的过滤媒介的类型有关。高质量大功率的激光红外系统产品非常贵，而一般数据传输应用的红外系统产品，其价格却相当便宜。对于通路比较清晰，信号强度较强，系统设备又都在有效的区域内条件下的广播式红外系统收发装置的安装一般比较容易，且设备的重新配置与分布也比较简单。,目前典型的广播式红外数据传输系统的数据容量还不到1Mbps。随着技术的发展，未来广播式红外数据传输系统的容量一定会大大提高。与点到点红外系统一样，广播式红外数据系统传输的距离受到红外线光信号强度、单色度以及通路上大气环境的影响。但传输通路上的半透明障

42、碍物对衰减的影响相对较小。一般低功率红外线光的广播信号传输距离限制在10米以内。,所有红外线光数据传输系统在强光干扰条件下都非常脆弱，广播式红外数据传输系统还尤其对遭窃听毫无办法，因为在广播的有效衰减范围内，其信号在任何位置均可被截获。因此，广播式红外系统比点对点式红外系统的安全性要逊色很多。,3.1.4 传输媒介选用策略 通过上述对各种计算机网络传输媒介全面的分析评价，可清楚地看到，各种计算机网络传输媒介均有各自的优势与不足。但是，在计算机网络的规划与设计中，对传输媒介的选择不是孤立事件，传输媒介的选择实际上受许多因素的制约。首先，传输媒介的选择要受到网络拓扑结构的制约。其次是应用对网络容量

43、与可靠性要求的制约，所传输数据的类型以及网络系统环境等等都将是传输媒介选型时应考虑的因素。,1.双绞线的选用策略 双绞线是目前使用最普遍的一种计算机网络的传输介质。现在智能大厦的综合布线的水平系统几乎全部采用双绞线。双绞线不仅可满足通常语音通信系统的要求，而且还有相当大的余量。双绞线之所以在计算机网络的应用中几乎一统天下，首先是网络星型拓扑结构的需要，其次是双绞线的性价比最高。正式由于上述原因，现在所有的网络设备默认地首先支持双绞线连接规范。可见，在现代的计算机网络规划与设计中，双绞线恐怕是不得不选的传输媒介。但是，随着光缆组网成本的下降，光缆优异的功能必将会替代双绞线成为下一代计算机网络传输

44、媒介的首选。,2.同轴电缆的选用策略 若回到90年代，计算机网络的首选媒介将一定是同轴电缆。而现在几乎见不到采用同轴电缆的网络工程，其理由很简单，同轴电缆已经不能满足现代网络的技术要求。首先，现在用UTP架构的网络的基本传输速率已经升级到了100Mbps，而采用同轴电缆所支持的总线型网络的基本速率只有10Mbps。其次，新的网络设备许多已经省略了对同轴电缆的支持。但是并不是说，同轴电缆在计算机网络的应用中已经被彻底淘汰。,3.光缆的选用策略 由于光纤通信具有一系列优异的特性，因此，光纤通信技术近年来发展速度无比迅速。可以说这种新兴技术是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中各种信息网的主

45、要传输工具。概括地说，光纤通信有以下优点：传输频带宽，通信容量大；损耗低；不受电磁干扰；线径细，重量轻；资源丰富。,正是由于光纤的以上优点，使得从80年代开始，宽频带的光纤逐渐代替窄频带的金属电缆。但是,光纤本身也有缺点，如质地较脆、机械强度低就是它的致命弱点。稍不注意，就会折断于光缆外皮当中。施工人员要有比较好的切断、连接、分路和耦合技术。在结构化布线系统中，光纤不但支持FDDI主干、1000BaseFX主干、100BaseFX到桌面、ATM主干和ATM到桌面，还可以支持CATV/CCTV及光纤到桌面（FTTD）,因而它和铜缆共同成为结构化布线中的主角。,单模光纤和多模光纤可以从纤芯的尺寸大

46、小来简单地判别。单模光纤的纤芯很小,约410um,只传输主模态。这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势。,多模光纤又分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。前者纤芯直径较大，传输模态较多，因而带宽较窄，传输容量较小；后者纤芯中折射率随着半径的增加而减少，可获得比较小的模态色散，因而频带较宽，传输容量较大，目前一般都应用后者。,光纤布线中使用光波的几个波段：800nm900nm短波波段；1250nm1350nm长波波段和1500nm1600nm长波波段。在这些波段中,光纤传输性能表现最佳，尤其是运行于

47、波段的中心波长之中。所以，多模光纤运行波长为850nm或1300nm,而单模光纤运行波长则为1310nm或1550nm。,至于光纤的组网方式也很灵活。可以实现：（1）点对点。在两台计算机之间建立起高速通道。传输速率为几个Mbps至几百个Mbps,距离可达2公里，（多模）至5公里（单模）。（2）星型网络。通过光纤网络设备，建立起星型的网络拓扑结构。（3）环形网络。由光纤把信号中继器连接，形成环路。,在光缆的选用中，要注意下面几个问题：（1）光缆的多模与单模选择；（2）室外光缆和室内光缆的选择，室外光缆又分普装和铠装两种类型；（3）光纤的根数应按照标准选配，在满足标准的条件下，再应根据应用的需要选

48、用两芯、四芯或6芯光缆，以避免浪费；（4）所用的光缆连接器件应于光缆的模式相匹配；（5）光缆的连接或交接的安装需要专用设备，并要求专门的技术人员施工才能达到应有的效果，不是一般人员可以胜任的。,4.无线传输媒介的选用策略 未来无线局域网的发展，可能要得益于便携式计算机的发展和普及。无线局域网类似于蜂窝式电话网，人们可随时将计算机接入网络系统内，发送数据，共享网络资源等。但是目前的无线网络技术指标与有线的网络技术指标还有一段距离，主要差距在无线网络的数据传输率还不能满足需求。对那些对速度要求不高，而又十分需要无线数据传输的网络系统场合，部分建立无线局域网未尝不可。不过，目前无线局域网的费用并不比

49、有线网低，这主要是无线局域网的相关联网设备成本比有线局域网设备高得多，而且还不同程度存在着网络管理和维护方面的问题。,不过，就采用红外系统还是微波系统而言，采用红外数据传输系统比无线电或微波数据传输系统，作为计算机网络的传输媒介有一些优势，很重要的一点，安装这种红外系统不需要经过特别的许可，安装调试周期也比较短。,而微波对环境的干扰不甚敏感，与红外线和激光系统一样，它的安装也比较容易。不同的是，微波接收器只能安装在建筑物的外部，比起激光和红外线来，微波的方向性不强，因此，存在着被窃听、插入数据和电磁干扰等一系列不安全问题。已经实现的微波无线局域网的数据传输速率与激光和红外线的相当，但传输的距离要远得多。,因此，在选用无线媒介架构计算机网络之前，应该进行充分的调研，权衡利弊，不要被宣传广告所诱惑，应用需求是第一，安全可靠是根本，控制成本是关键。,