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
6.1.6 扩展阅读;网络传输介质.docx---点此下载文件
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。

(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。

图6-17 光纤传输信号原理
图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。

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。

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5到10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。

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。

(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
-开篇导读
-常见问题
-1.1 计算文化
--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
--1.2.3扩展阅读——Computational Thinking
--1.2.1 the nature of computational thinking
--1.2.2 Problem solving using computational thinking
-第1章作业
-2.1 数制
--2.1.1 0
-2.2 0/1世界中的数值
--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
--2.7 Characters in digital world
-2.4 0/1世界中的图片、声音和视频
--2.8 Images, sounds and videos in digital world
-2.5 条形码
-第2章作业
-3.1 算法概述
--3.2 Description of algorithms
-3.2 典型算法
--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
--3.3.2 Python基础语法及编程示例1-基本语法、条件语句
--3.3.3 Python基础语法及编程示例2-循环语句、内置函数
--3.3.4 Python基础语法及编程示例3-自定义函数
--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3章作业
-4.1 计算机的硬件系统
--4.1.2 Von Neumann architecture and computer organization
-4.2 计算机的基本工作原理
--4.2.1 Basic working principles of computers
-4.3 现代微机构成及性能指标
--4.3.1 Composition and performance of modern computers
-第4章作业
-5.1 计算机软件概述
--5.1 Overview of computer software
-5.2 系统软件
--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
-第5章作业
-6.1 计算机网络平台
--6.1.5扩展阅读(2)——OSI参考模型与TCPIP的比较
-6.2 局域网技术
-6.3 Internet及其应用
--6.3.1 IP address and domain name
--6.3.2 Access and application of the Internet
-6.4 网络安全
-第6章作业
-7.1 数据管理
--7.1.1 Data managment and data models
-7.2 结构化数据库
--7.2.2 Creating a local database
--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
-第7章作业
-8.1 人工智能
--8.1.2 Artificial intelligence
-8.2 物联网
-8.3 云计算
-8.4 区块链
--【讨论帖】央行DCEP vs Facebook Libra:数字货币你了解多少?
-第8章作业
-9.1 Windows基本操作
-9.2 Windows程序管理
-9.3 Windows文件管理
-9.4 Windows设备管理
-第9章作业
-10.1 Word基本操作
-10.2 论文排版
--论文排版素材
-10.3 修订文档
-第10章作业
-11.1 Excel基本操作
-11.2 公式和函数
-11.3 数据分析和处理
-11.4 数据可视化
-第11章作业
-12.1 PowerPoint基本操作
-12.2 论文展板制作
-第12章作业





