当前课程知识点:大学计算机基础 >  第6章 计算机网络环境 >  6.1 计算机网络平台 >  6.1.6扩展阅读(3)——网络传输介质

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6.1.6扩展阅读(3)——网络传输介质

新的图片6.3.1 双绞线

双绞线(Twisted Pair)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成,如图6-15所示。采用这种方式,不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰,也可以降低多对绞线之间的相互干扰。把两根绝缘的导线互相绞在一起,干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的(这个干扰信号叫做共模信号),在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除,从而提取出有用信号(差模信号)。

典型的双绞线有一对的、四对的,也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。双绞线一个扭绞周期的长度,叫做节距,节距越小,抗干扰能力越强。

按照有无屏蔽层分类,双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)和非屏蔽双绞线(Ushielded Twited Pair,UTP)。STP是指每条线都有各自屏蔽层的屏蔽双绞线,而FTP则是采用整体屏蔽的屏蔽双绞线。需要注意的是,屏蔽只在整个电缆装有屏蔽装置,并且两端正确接地的情况下才起作用。所以,要求整个系统全部是屏蔽器件,包括电缆、插座、水晶头和配线架等,同时建筑物需要有良好的地线系统。

屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹,以减小辐射,但并不能完全消除辐射。一些STP使用网状金属屏蔽层,屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相,从而使得两者相互抵消。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。

光纤

1. 什么是光纤和光缆

光缆是高速、远距离数据传输的最重要的传输介质。多用于局域网的骨干线段、局域网的远程互联。光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃制成的纤维,可作为光传导工具。传输原理是“光的全反射”。光缆完全没有对外的电磁辐射,也不受任何外界电磁辐射的干扰。所以在周围电磁辐射严重的环境下(如工业环境中),以及需要防止数据被非接触侦听的需求下,光纤是一种可靠的传输介质。

光纤的最中心是高折射率石英玻璃芯;外面包裹一层低折射率的硅玻璃包层,它如同一面镜子,将光反射回中心;在包层外面是树脂涂敷层,保护内部的中心线;最外一层是塑料封套覆盖在涂覆层上,其结构如图6-16(a)所示。光缆则是由很多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成,如图6-16(b)所示。

新的图片    新的图片

(a)光纤                             (b)光缆

图6-16 光纤和光缆

2. 光纤的通信原理

光纤的纤芯是氧化硅和其它元素组成的石英玻璃,用来传输光射线。硅玻璃包层的主要成份也是氧化硅,但是其折射率要小于纤芯。光纤传输是根据光学的全反射定律。当光线从折射率高的纤芯射向折射率低的覆层的时候,其折射角大于入射角,如图6-17所示。如果入射角足够大,就会出现全反射,即光线碰到覆层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复下去,光也就沿着光纤传输下去了。

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图6-17 光纤传输信号原理

6-18为光纤通信系统的基本构成示意图。光发射机将多路复用设备送来的电信号调制成光波信号,并将光波信号送入光纤,通过光纤传至接收机,光接收机将光信号还原为电信号,送至接收端的多路复用设备。光中继器则用于光纤远程通信,由于光信号在光纤中传输会产生损耗而减弱,为了增强和恢复光信号而引入光中继器,其作用是为了增强和放大光信号。

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图6-18 光纤通信系统基本构成示意图

3. 光纤的分类

光纤可以分为单模光纤和多模光纤两种。由全反射原理可以知道,光发射器光源的光必须在某个角度范围才能在纤芯中产生全反射。纤芯越粗,这个角度范围就越大。当纤芯的直径减小到只有一个光的波长,则光的入射角度就只有一个,而不是一个范围。

可以存在多条不同的入射角度的光纤,不同入射角度的光线会沿着不同折射线路传输。这些折射线路被称为“模”。如果光纤的直径足够大,以至有多个入射角形成多条折射线路,这种光纤就是多模光纤。

单模光纤的直径非常小,只有一个光的波长。因此单模光纤只有一个入射角度,光纤中只有一条光线路。图6-19为单模光纤和多模光纤示意图。

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图6-19 单模光纤与多模光纤示意图

单模光纤的特点是纤芯直径小,只有510微米;几乎没有散射;适合远距离传输,标准距离达3公里,非标准传输可以达几十公里;使用激光光源。

多模光纤的特点是纤芯直径比单模光纤大;散射比单模光纤大,因此有信号的损失;适合远距离传输,但是比单模光纤小,标准距离2公里;使用LED光源。

无线与卫星通信

1. 无线电波

无线电波(又称射频波)是指在自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波,其频率在300GHz 以下,在真空中的传播速度等于光速。无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。

由发射天线辐射的能量,经过各种可能的途径到达接收天线,按照离地高度划分,其主要传播途径包括电离层传播、对流层传播和地波传播,如图6-20所示。

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图6-20 无线电波传播途径

无线电波根据波长(或频率)不同,可以划分为几个波段,不同波段的波长、频率、传播方式以及主要用途如表6-1所示。

2. 红外线

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,是波长介乎于微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。采用红外线通信的优点是不易被人发现和截获,保密性强,而且几乎不会受到电气、天电、人为干扰,抗干扰性强。此外,红外线通信机体积小,重量轻,结构简单,价格低廉。但是红外线不能穿过障碍物,因此它必须在直视距离内通信,且传播受天气的影响。

 

 

 

 

表6-1 无线电波的频谱及用途

波段

波长

频率

传播方式

主要用途

长波

30000m--3000m

10kHz—100kHz

地波

超远程无线电通信、导航

中波

3000m--200m

100kHz—1500kHz

地波和天波

调幅(AM)无线电广播、电报、通信

中短波

200m--50m

1500kHz—6000kHz

天波

短波

50m--10m

6MHz—30MHz

近似直线传播

微波

米波

10m—1m

30MHz—300MHz

直线传播

调频(FM)无线电广播、电视、导航

分米波

1m—0.1m

300MHz—3GHz

电视、雷达、导航

厘米波

10cm—1cm

3GHz—30GHz

毫米波

10mm—1mm

30GHz—300GHz

 

3. 卫星通信

卫星通信时利用位于约36000km高空的人造地球同步卫星作为中继器的一种微波接力通信。卫星通信包括点对点卫星通信和卫星广播通信,如图6-21所示。

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(a)点对点卫星通信                  (b)卫星广播通信

图6-21 卫星通信示意图

 


下一节:6.2.1 局域网技术

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开篇导读及常见问题

-开篇导读

-常见问题

往届学长学习心得

-学习心得--融合新技术的知识架构

-学习心得--Office办公软件的学以致用

-学习心得--基于计算思维的问题求解大作业

计算思维问题求解竞赛

-【通知】计算思维问题求解竞赛活动

-第一轮开课获奖作品展示(一)

-第一轮开课获奖作品展示(二)

第1章 计算文化与计算思维

-动画导入:国王的婚姻

-1.1 计算文化

--1.1.1 计算史-1

--1.1.1 ppt附件

--1.1.1扩展阅读——电子计算机的时代划分

--1.1.2 计算史-2及新型计算机

--1.1.2 ppt附件

--1.1.3 计算机的应用领域与计算思维

--1.1.1 Computer history and development Part I

--1.1.2 Computer history and development Part II

--1.1.3 Application of computers and computational thinking

-1.2 计算思维

--1.2.1 计算思维的本质与特征

--1.2.1 ppt附件

--1.2.2 如何利用计算思维进行问题求解

--1.2.2 ppt附件

--1.2.3扩展阅读——Computational Thinking

--1.2.1 the nature of computational thinking

--1.2.2 Problem solving using computational thinking

-第一章扩展阅读—量子计算综述

-第1章小结

-第1章作业

-【讨论帖】你在生活中有过用计算思维解决问题的经历吗?

第2章 计算机中的0和1

-动画导入:芯片眼中的世界

-2.1 数制

--2.1.1 0和1

--2.1.1 ppt附件

--2.1.1扩展阅读——为什么计算机能读懂 0和 1?

--2.1.2 数制转换-1

--2.1.2 ppt附件

--2.1.2扩展阅读——二进制

--2.1.3 数制转换-2

--2.1.3 ppt附件

--2.1.1 0

--2.2 Number conversion-1

--2.3 Number system II

-2.2 0/1世界中的数值

--2.2.1 二进制的算术运算和逻辑运算

--2.2.1 ppt附件

--2.2.2 无符号数和有符号数

--2.2.2 ppt附件

--2.2.3 原、反、补码和实数

--2.2.3 ppt附件

--2.2.3扩展阅读——实数

--2.4 Binary arithmetic and logical operations

--2.5 Signed and unsigned numbers

--2.6 sign-magnitude,one's complement,two's comliement representation and real munber

-2.3 0/1世界中的字符

--2.3.1 0/1世界中的字符

--2.3.1 ppt附件

--2.3.1扩展阅读——ASCII编码

--2.7 Characters in digital world

-2.4 0/1世界中的图片、声音和视频

--2.4.1 0/1世界中的图片、声音和视频

--2.4.1 ppt附件

--2.4.1扩展阅读——计算机图像处理技术

--2.4.2扩展阅读——计算机数字视频处理技术

--2.4.3扩展阅读——数字音频技术

--2.8 Images, sounds and videos in digital world

-2.5 条形码

--2.5.1 条形码

--2.5.1 ppt附件

--2.5.2扩展阅读——二维码

--2.9 barcode

-第2章小结

-第2章作业

-【讨论帖】关于二进制思想的趣味思考题

第3章 算法与编程基础

-动画导入:过河问题

-问题导入拓展阅读——从数学角度来研究过河问题

-3.1 算法概述

--3.1.1 算法概述

--3.1.1 ppt附件

--3.1.2 算法的描述

--3.1.2 ppt附件

--3.1 Overview of algorithms

--3.2 Description of algorithms

-3.2 典型算法

--3.2.1 枚举法和递推法

--3.2.1 ppt附件

--3.2.2 递归法和迭代法

--3.2.2 ppt附件

--3.2.3 分治法和回溯法

--3.2.3 ppt附件

--3.3 Typical algorithms enumeration and induction

--3.4 Typical algorithms recursion and iteration

--3.5 Typical algorithms divide-and-conquer and backtracking

-3.3 Python语言编程基础

--3.3.1 Python语言概述、安装和使用

--3.3.1 ppt附件

--3.3.2 Python基础语法及编程示例1-基本语法、条件语句

--3.3.2 ppt附件

--3.3.3 Python基础语法及编程示例2-循环语句、内置函数

--3.3.3 ppt附件

--3.3.4 Python基础语法及编程示例3-自定义函数

--3.3.4 ppt附件

--3.3.5 Python基础语法及编程示例4-海龟绘图

--3.3.5 ppt附件

--【讨论帖】分享你的海龟绘图作品

--3.3.1 Introduction to Python

--3.3.2 Python I basic syntax and conditional statements

--3.3.3 Python II loop statements and built-in functions

--3.3.4 Python III user-defined functions

--3.3.5 Python IV drawing with turtle

-第三章扩展阅读—Python实现贝叶斯分类

-第三章扩展阅读—网络爬虫

-第3章小结

-第3章作业

-【讨论帖】排序算法

第4章 计算机硬件环境

-动画导入:CPU的故事

-4.1 计算机的硬件系统

--4.1.1 图灵机模型

--4.1.1 ppt附件

--4.1.1扩展阅读——图灵机快速入门

--4.1.2 冯•诺依曼体系结构及计算机的硬件组成

--4.1.2 ppt附件

--【讨论帖】Alan Turing传记电影《模仿游戏》

--4.1.1 Turing machine

--4.1.2 Von Neumann architecture and computer organization

-4.2 计算机的基本工作原理

--4.2.1 计算机的基本工作原理

--4.2.1 ppt附件

--4.2.1扩展阅读——指令系统详述

--4.2.1 Basic working principles of computers

-4.3 现代微机构成及性能指标

--4.3.1 现代微机构成及性能指标

--4.3.1 ppt附件

--4.3.1扩展阅读——常用输入输出设备简介

--4.3.3扩展阅读——硬盘转速

--4.3.1 Composition and performance of modern computers

-第4章小结

-第4章作业

-【思政讨论帖】鸿蒙初开,任重道远。加油华为,加油中国!

第5章 计算机软件环境

-动画导入:“我”的一天

-5.1 计算机软件概述

--5.1.1 计算机软件概述

--5.1.1 ppt附件

--5.1.1扩展阅读——计算机软件发展历史

--5.1 Overview of computer software

-5.2 系统软件

--5.2.1 系统软件1-操作系统

--5.2.1 ppt附件

--5.2.1扩展阅读(1)——操作系统的历史

--5.2.1扩展阅读(2)——Windows的历代版本

--5.2.1扩展阅读(3)——Mac OS的历代版本

--5.2.2 系统软件2-语言与编译系统、数据库管理系统

--5.2.2 ppt附件

--5.2.1 System software I_operating system

--5.2.2 System software II programming language, compiler and DBMS

-5.3 应用软件

--5.3.1 应用软件

--5.3.1 ppt附件

--5.3 Application software

-第5章小结

-第5章作业

第6章 计算机网络环境

-动画导入:“笑话”还是“预言”?

-第六章扩展阅读—文件检索及管理

-6.1 计算机网络平台

--6.1.1 计算机网络的概念和发展

--6.1.1 ppt附件

--6.1.2 计算机网络的分类和拓扑结构

--6.1.2 ppt附件

--6.1.2扩展阅读——Internet在中国的发展

--6.1.3 计算机网络的体系结构和数据通信

--6.1.3 ppt附件

--6.1.3扩展阅读——无线网络分类

--6.1.5扩展阅读(1)——OSI参考模型各层功能

--6.1.5扩展阅读(2)——OSI参考模型与TCPIP的比较

--6.1.6扩展阅读(1)——多路复用技术对比

--6.1.6扩展阅读(2)——三种数据交换技术对比

--6.1.6扩展阅读(3)——网络传输介质

-6.2 局域网技术

--6.2.1 局域网技术

--6.2.1 ppt附件

--6.2.2扩展阅读——无线局域网

--6.2.1 LAN technology

-6.3 Internet及其应用

--6.3.1 IP地址及域名

--6.3.1 ppt附件

--6.3.1扩展阅读——顶级域名分类

--6.3.2 Internet接入与应用

--6.3.2 ppt附件

--6.3.1 IP address and domain name

--6.3.2 Access and application of the Internet

-6.4 网络安全

--动画导入:“想哭”病毒全球爆发,你“想哭”了没?

--6.4.1 网络安全概述

--6.4.1 ppt附件

--6.4.2 网络攻击的主要方法-1

--6.4.2 ppt附件

--6.4.2扩展阅读(1)——ARP欺骗

--6.4.2扩展阅读(2)——WannaCry勒索病毒

--6.4.2扩展阅读(3)——灰鸽子、冰河木马

--6.4.2扩展阅读(4)——拒绝服务攻击

--6.4.3 网络攻击的主要方法-2

--6.4.3 ppt附件

--6.4.3扩展阅读(1)——加密传输和数字签名完整过程

--6.4.3扩展阅读(2)——身份认证的方式

--6.4.3扩展阅读(3)——置换加密解密过程

--6.4.4 网络安全防御技术-1

--6.4.4 ppt附件

--6.4.5 网络安全防御技术-2

--6.4.5 ppt附件

--6.4.2 Cyber attack I

--6.4.3 cyber attack II

--6.4.4 Cyber defence I

--6.4.5 Cyber defense II

-第6章小结

-第6章作业

-【讨论帖】子网划分问题

第7章 数据管理与数据库

-动画导入:谁要贷款?阿里知道

-第七章扩展阅读—数据管理技术

-7.1 数据管理

--7.1.1 数据管理和数据模型

--7.1.1 ppt附件

--7.1.1扩展阅读——信息技术

--7.1.2扩展阅读——数据管理阶段

--7.1.1 Data managment and data models

-7.2 结构化数据库

--7.2.1 结构化数据库

--7.2.1 ppt附件

--7.2.2 创建本地数据库

--7.2.2 ppt附件

--7.2.3 SQL语法

--7.2.3 ppt附件

--7.2.3扩展阅读——数据库技术

--7.2.4 数据定义命令

--7.2.4 ppt附件

--7.2.5 数据查询命令-1

--7.2.6 数据查询命令-2

--7.2.5/7.2.6 ppt附件

--7.2.7 数据操作命令

--7.2.7 ppt附件

--7.2.1 Structured database

--7.2.2 Creating a local database

--7.2.3 SQL grammer

--7.2.4 Data definition language

--7.2.5,7.2.6 Data Query Command

--7.2.7 Data manipulation language

-7.3 大数据

--7.3.1 大数据

--7.3.1 ppt附件

--7.3.1扩展阅读——大数据技术

--7.3.2扩展阅读——NoSQL数据库

--7.3.1 Big data

-第7章小结

-第7章作业

第8章 计算机前沿技术

-动画导入:人工智能时代到来了!

-第八章扩展阅读—虚拟现实技术

-8.1 人工智能

--8.1.1 什么是人工智能

--8.1.1 ppt附件

--8.1.1扩展阅读——Siri的功能

--8.1.2 人工智能技术

--8.1.2 ppt附件

--【思政讨论帖】人工智能,赋能智能新时代!

--8.1.1 What is AI

--8.1.2 Artificial intelligence

-8.2 物联网

--8.2.1 物联网及其关键技术

--8.2.1 ppt附件

--8.2.1扩展阅读—物联网技术

-8.3 云计算

--8.3.1 云计算技术与服务

--8.3.1 ppt附件

--8.3.2扩展阅读——云计算体系结构各层功能

--8.3.1 Cloud Computing

-8.4 区块链

--8.4.1 区块链技术

--8.4.1 ppt附件

--8.4.1扩展阅读—初识区块链

--【讨论帖】央行DCEP vs Facebook Libra:数字货币你了解多少?

--8.4.1 Blockchain

-第8章小结

-第8章作业

第9章 Windows操作系统

-动画导入:你了解你的计算机吗?

-9.1 Windows基本操作

--9.1.1 基本操作演示

--9.1.1 ppt附件

-9.2 Windows程序管理

--9.2.1 程序管理及操作演示

--9.2.1 ppt附件

-9.3 Windows文件管理

--9.3.1 文件管理及操作演示

--9.3.1 ppt附件

-9.4 Windows设备管理

--9.4.1 设备管理及操作演示

--9.4.1 ppt附件

-第9章小结

-第9章作业

第10章 Word字处理

-动画导入:论文排版,不在话下!

-10.1 Word基本操作

--10.1.1 Word基本概念

--10.1.1 ppt附件

--10.1.2 Word基本格式设置

--10.1.2 ppt附件

--10.1.3 修饰文档外观

--10.1.3 ppt附件

-10.2 论文排版

--10.2.1 论文排版-章节与目录

--10.2.1 ppt附件

--10.2.2 论文排版-页眉与页脚

--10.2.2 ppt附件

--10.2.3 论文排版-图、表、公式

--10.2.3 ppt附件

--10.2.4 论文排版-参考文献

--10.2.4 ppt附件

--论文排版素材

-10.3 修订文档

--10.3.1 修订文档

--10.3.1 ppt附件

-第10章小结

-第10章作业

第11章 Excel电子表格

-动画导入:数据可视化,我也能!

-11.1 Excel基本操作

--11.1.1 录入原始数据

--11.1.1 ppt附件

--11.1.2 修饰表格

--11.1.2 ppt附件

-11.2 公式和函数

--11.2.1 公式和函数-1

--11.2.1 ppt附件

--11.2.2 公式和函数-2

--11.2.2 ppt附件

--11.2.3 公式和函数-3

--11.2.3 ppt附件

-11.3 数据分析和处理

--11.3.1 排序

--11.3.1 ppt附件

--11.3.2 筛选

--11.3.2 ppt附件

--11.3.3 分类汇总

--11.3.3 ppt附件

-11.4 数据可视化

--11.4.1 图表

--11.4.1 ppt附件

--11.4.2 数据透视表

--11.4.2 ppt附件

-第11章小结

-第11章作业

第12章 PowerPoint演示文稿

-动画导入:演讲、报告、论文海报,展现自我的舞台!

-12.1 PowerPoint基本操作

--12.1.1 演示文稿与幻灯片

--12.1.1 ppt附件

--12.1.2 幻灯片动态效果

--12.1.2 ppt附件

-12.2 论文展板制作

--12.2.1 论文展板制作

--12.2.1 ppt附件

-第12章小结

-第12章作业

6.1.6扩展阅读(3)——网络传输介质笔记与讨论

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