淺析局域網(wǎng)中的幾種傳輸介質(zhì)

【文章摘要】
介紹了同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì)，為學(xué)習(xí)局域網(wǎng)中的傳輸介質(zhì)提供了良好的幫助。
【關(guān)鍵詞】
同軸電纜；雙絞線；光纖；無線介質(zhì)
在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，設(shè)備的連接，信息的傳輸，它們都是通過傳輸介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)可分為導(dǎo)向的（Guided）和非導(dǎo)向的（Unguided）兩類，也可稱為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。常用的有線介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線和光纖，無線介質(zhì)有微波、無線電波和紅外線等。
1 同軸電纜（Coaxial Cable）
同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料和網(wǎng)狀的外屏蔽層，上面又覆蓋一層保護(hù)性材料。單根同軸電纜的直徑約為1.02 ～ 2.54cm，如圖1 所示。
圖1 同軸電纜結(jié)構(gòu)示意圖
同軸電纜有兩種基本類型：一種類型是基帶同軸電纜；另一種類型是寬帶同軸電纜。其中，基帶同軸電纜屏蔽線是用銅做成的，它的特征阻抗為50 的電纜，傳輸速率可達(dá)10Mbit/s，用于數(shù)字傳輸。寬帶同軸電纜的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的， 特征阻抗為75 電纜，用于模擬傳輸，是使用有限電視電纜進(jìn)行模擬信號(hào)傳輸?shù)耐�軸電纜系統(tǒng)。
根據(jù)同軸電纜直徑的大小來劃分的話，50 的基帶同軸電纜也可以分為兩類：一類是粗同軸電纜；另一類是細(xì)同軸電纜，它們均用于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中， 粗纜的標(biāo)準(zhǔn)距離長(zhǎng)，并且可靠性也高，因此它主要適用于比較大型的局域網(wǎng)。相對(duì)來說，細(xì)纜在安裝上比較簡(jiǎn)單，并且造價(jià)也低。
2 雙絞線（Twisted Pairwire）
雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)。它是由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成。如果把一對(duì)或多對(duì)雙絞線放在一個(gè)絕緣套管中便成了雙絞線電纜（也稱雙扭線電纜），如圖2 所示。
雙絞線主要是用來傳輸模擬聲音信息的，但同樣適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸，特別適用于較短距離的信息傳輸。在傳輸期間，信號(hào)的衰減比較大，并且產(chǎn)生波形畸變。雙絞線電纜主要用于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 即以集線器或交換機(jī)為中心，各工作站均用雙絞線與中心連接，可靠性比較高，若任一連線發(fā)生故障，都不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)，而且故障的診斷和修復(fù)較容易。采用雙絞線的局域網(wǎng)的帶寬取決于所用導(dǎo)線的質(zhì)量、長(zhǎng)度及傳輸技術(shù)。
3 光纖
光纖和同軸電纜非常相似，但是，光纖沒有網(wǎng)狀屏蔽層，并且中心是光傳播的玻璃芯。光導(dǎo)纖維是一種細(xì)微而柔韌的媒質(zhì)，芯的尺寸及純度決定了光的傳輸質(zhì)量。光導(dǎo)纖維電纜由一捆纖維組成，簡(jiǎn)稱為光纜。光纖的結(jié)構(gòu)如圖3 所示。
圖3 光纖的結(jié)構(gòu)示意圖
在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，最好的傳輸介質(zhì)就是光纖，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
第一，頻帶較寬。
第二，在電磁絕緣上，其性能好，并且損耗較低。
第三，衰減較小，并且，在抗干擾上性能非常好。
第四，中繼器的連接間隔較大，所以， 在整個(gè)通道中，繼器的數(shù)目可以相應(yīng)的減少，進(jìn)而就相應(yīng)的降低了成本。
光纖可以分為兩種：一種是單模光纖（Single Mode Fiber）；另一種是多模光纖（Multi Mode Fiber）。從傳輸性能上來說，多模光纖比單模光纖較差。
用光纖來傳送電信號(hào)時(shí)，信號(hào)源有兩種光源：一種光源是發(fā)光二極管（Light- Emitting Diode，LED）；另一種光源是半導(dǎo)體激光二極管（Injection Laser Diode， ILD）。光纖的接收端由光電二極管PIN 構(gòu)成。光纖傳輸系統(tǒng)的原理如圖4 所示。
4 無線介質(zhì)
如果通信線路要越洋過海，翻山越嶺，那么靠導(dǎo)向傳輸介質(zhì)是很難實(shí)現(xiàn)的， 只有通過非導(dǎo)向傳輸才可實(shí)現(xiàn)。通常，對(duì)無線介質(zhì)的發(fā)送與接收是靠天線發(fā)射吸收電磁波來實(shí)現(xiàn)的。無線傳輸方向有兩種類型：一種是定向的直線傳輸，另一種是全方位的傳輸。
無線傳輸使用的頻段很多：頻率范圍為2GHz ～ 40GHz 的稱為微波頻率； 30MHz ～ 1GHz 稱為廣播無線電波； 3×1011Hz ～ 2×1014Hz 范圍內(nèi)的為紅外線頻譜。
微波系統(tǒng)是無線局域網(wǎng)中主要的傳輸介質(zhì)，頻率高、帶寬寬、傳輸速率也高， 主要用于長(zhǎng)途電信服務(wù)、語音和電視轉(zhuǎn)播。微波系統(tǒng)又分為地面微波通信和衛(wèi)星微波通信。微波信號(hào)傳輸?shù)闹饕�特點(diǎn)如下。
（1）相鄰站點(diǎn)間必須直視。因?yàn)槲⒉ㄐ盘?hào)沒有繞射的功能，也不能穿越障礙物。
（2）大氣對(duì)微波的吸收與散射影響較大。
（3）具有高度的方向性。地面微波通信采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式通信，衛(wèi)星微波有時(shí)也可用于多點(diǎn)通信。
廣播無線電波是全方向性的，不要求用碟狀天線，而且無線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，受到的衰減相對(duì)較少。廣播無線電波包括甚高頻（VHF）及部分的超高頻（UHF）頻段。
紅外線傳輸能夠穿透墻體或其他一些部件，因此微波系統(tǒng)中的安全問題和干擾問題都不存在，常用于醫(yī)療系統(tǒng)及各領(lǐng)域中。
目前，無線介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s ～ 2Mbit/s，若采用特殊技術(shù)可達(dá)到10Mbit/s。傳輸距離在室內(nèi)為200m，室外為幾十千米。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 李環(huán). 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：中國鐵道出版社，2012.
[2] 劉永華. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：中國水利水電出版社， 2009.
[3] 常國鋒. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M]. 武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.