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九、傳輸媒體簡介雙絞線同軸電纜光纖

在介紹實體層的知識之前,我們再來補充一些關于傳輸媒體的内容。因為傳輸媒體處于實體層之下,可以認為傳輸媒體屬于TCP/IP體系的第0層。

我們先來回想一下,我們要發送的資料從應用層下來,一直到達實體層,轉換成二進制的比特流再通過信道發送出去。信道是一個通信領域中籠統又抽象的詞,如果我們把它具體化,就是傳輸媒體。

是以我們可以這樣了解:傳輸媒體就是能夠傳輸比特流的實體通路。

在日常生活中,傳輸媒體可以分成兩大類:一類是有線媒體,例如雙絞線、銅線、光纖;第二類是無線媒體,例如紅外線、微波。

有一些經典的教材,把這兩類的傳輸媒體描述的更為規範和專業,把有線媒體描述為導引型傳輸媒體,無線媒體描述為非導引型的傳輸媒體。

下面,我們介紹幾種常見的有線傳輸媒體,而無線的媒體,我們放到無線網專欄中介紹。

雙絞線

雙絞線在日常生活中是比較常見的,就是我們平常俗稱的網線,不僅價格便宜,而且性能也不錯,也是現在網絡工程綜合布線系統最常用的一種線纜。

雙絞線的構成:把兩根互相絕緣的銅芯導線并排放在一起,然後用一定的規則把這兩根線互相纏繞、絞合在一起,外面套一層保護套,就形成了雙絞線。

那為什麼要把它們互相絞合呢?這是因為,兩根銅導線絞合到一起後,它們之間産生的信号幹擾可以互相抵消,這樣就減少了傳輸過程中的電磁幹擾。

一般,雙絞線内部,絞合緊密度越高,那麼這根雙絞線的傳輸速率越高、帶寬也越大。根據絞合緊密的程度,常見的有:3類線、5類線、超五類線、6類線、7類線等。

3類線通常隻用于語音信号的傳輸,帶寬隻有16MHZ;5類線的傳輸帶寬有100MHZ,用于百兆的區域網路;超五類、6類、7類能達到的帶寬更大,可用于千兆、萬兆的區域網路。

但是,經過實踐檢驗證明,無論是幾類線,無論能達到的傳輸速率有多快,雙絞線最大的有效傳輸距離就是100米,如果雙絞線布線超過了100米,那麼很容易造成信号傳輸的衰減大、失真等問題。

還有一種雙絞線的分類,就是非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)。UTP就是就是兩根絕緣絞合之後,外面加上一層保護套;STP是兩根絞合的絕緣銅線和最外層保護套之間,又加了一層金屬屏蔽層,可以提高雙絞線抗電磁幹擾的能力,STP比UTP更為安全,但是價格也更貴。

我們來看一下兩種雙絞線的對比,以及絞合程度的對比圖:

九、傳輸媒體簡介雙絞線同軸電纜光纖

關于雙絞線,還有很多的知識點,比如說雙絞線的順序、直通線和交叉線,這些知識點,我們不在網絡原理專欄中過多介紹了,有興趣可以上綜合布線專欄中詳細了解。

同軸電纜

同軸電纜在計算機網絡中應用的已經越來越少,它普遍用在居民小區的有線電視網中。

我們在這個專欄中了解一下它的内部結構即可,關于它的分類、接頭等知識點,還是放到專門的綜合布線的專欄中去介紹。

首先,同軸電纜為什麼要叫“同軸”呢?是因為它有内外兩層傳輸導體,内導體一般是銅芯線,外導體一般是金屬網狀的屏蔽層,可以有效的抗幹擾,内外導體之間隔着一層絕緣層,減少它們内部之間産生的幹擾,最外層是塑膠保護套。

同軸電纜示意圖如下圖所示:

九、傳輸媒體簡介雙絞線同軸電纜光纖

光纖

随着全光網技術的普及,光纖的使用也日益廣泛,光纖具有傳輸速率高、容量大、誤碼率低等優點,成為我們當今使用最多的一種有線傳輸媒體。

光纖的内部纖芯是非常細的玻璃絲,直徑隻有幾十微米,比我們的頭發絲還要細。光纖從内到外可以分為三層:纖芯、包層、塗覆層。

根據光的折射原理,玻璃絲的纖芯是高折射率的,包層是低折射率的,這樣當光線照進來的時候,折射角大于入射角,即光線碰到包層就會折射回纖芯。這個折射的過程是不斷重複的,這就是光纖傳輸的原理。而最外面的塗覆層,是用來保護光纖不受外界的損傷,并且增加光纖柔韌性的。

當然,光纖的種類不止一種,上面說的通過光的不斷反射進行傳輸,這是多模光纖的傳輸原理,還有一種是,光線直線向前傳播,不會發生多次反射,這叫做單模光纖。單模光纖比多模光纖能夠傳輸的距離更遠,衰減也比較小,價格也更貴。

下面我們看一下,光纖的結構圖,以及單模、多模光纖的對比:

九、傳輸媒體簡介雙絞線同軸電纜光纖
九、傳輸媒體簡介雙絞線同軸電纜光纖

傳輸媒體的知識點,當然還有很多的内容,但在網絡原理專欄中,我們就先介紹到這,其它的知識點放到專門的綜合布線和無線網專欄中去介紹。下一節,我們正式開始實體層的知識點内容。

參考教材:謝希仁《計算機網絡》第七版