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  第66题      
  知识点:   计算机网络传输媒体   传输介质   带宽
  关键词:   传输介质   带宽   传输        章/节:   网络基础知识       

 
下列传输介质中,带宽最宽、抗干扰能力最强的是( )。
 
 
  A.  双绞线
 
  B.  红外线
 
  C.  同轴电缆
 
  D.  光纤
 
 
 

 
  第18题    2018年下半年  
   31%
VLAN的主要作用不包括( )。
  第3题    2020年下半年  
   9%
5G网络技术具有( )的特点。
 
   知识点讲解    
   · 计算机网络传输媒体    · 传输介质    · 带宽
 
       计算机网络传输媒体
               传输介质的类型
               传输介质是网络中连接收发双方的物理通路,也是通信中实际传送信息的载体。网络中常用的传输介质有以下4种:双绞线、同轴电缆、光纤电缆及无线与卫星通信信道。
               传输介质的特性对网络中数据通信质量的影响很大,这些特性主要有以下几种。
               .物理特性:对传输介质物理结构的描述。
               .传输特性:传输介质允许传送数字还是模拟信号,以及调制技术、传输容量与传输的频率范围。
               .连通特性:允许点—点连接还是多点连接。
               .地理范围:传输介质的最大传输距离。
               .抗干扰性:传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力。
               .相对价格:器件、安装与维护费用。
               双绞线的主要特性
               1)物理特性
               双绞线由按规则螺旋结构排列的两根、四根或八根绝缘导线组成。一对线可以作为一条通信线路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。局域网中所使用的双绞线分为以下两类。
               .屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair, STP):由外部保护层、屏蔽层与多对双绞线组成。
               .非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair, UTP):由外部保护层与多对双绞线组成。
               2)传输特性
               在典型的Ethernet网中,常用第三类、第四类与第五类非屏蔽双绞线,通常简称为三类线、四类线与五类线。其中,三类线带宽为16MHz,适合于语音及10Mb/s以下的数据传输。五类线带宽为100MHz,适合于语音及100Mb/s的高速数据传输,甚至可以支持155Mb/s的ATM数据传输。
               3)连通性
               双绞线既可用于点—点连接,也可用于多点连接。
               4)地理范围
               双绞线用作远程中继线时,最大距离可达15km;用于10Mb/s局域网时,与集线器的最大距离为100m。
               5)抗干扰性
               双绞线的抗干扰性取决于相邻线对的扭曲长度及适当的屏蔽。
               6)价格
               双绞线的价格低于其他传输介质,并且安装与维护方便。
               同轴电缆的主要特性
               1)物理特性
               同轴电缆由内导体、外屏蔽层、绝缘层及外部保护层组成。同轴介质的特性参数由内、外导体及绝缘层的电气参数与机械尺寸决定。
               2)传输特性
               根据同轴电缆的带宽不同,它可以分为以下两类。
               .基带同轴电缆。
               .宽带同轴电缆。
               3)连通性
               同轴电缆既支持点—点连接,也支持多点连接。基带同轴电缆可支持数百台设备的连接,而宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接。
               4)地理范围
               基带同轴电缆使用的最大距离限制在几公里范围内,而宽带同轴电缆最大距离可达几十千米。
               5)抗干扰性
               同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强。
               6)价格
               同轴电缆的价格介于双绞线与光缆的价格之间,且使用与维护方便。
               光纤的主要特性
               光纤也称光缆,是网络传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种介质。
               1)物理描述
               光纤是一种直径为50~100μm的、柔软的、能传导光波的介质,多种玻璃和塑料可以用来制造光纤。
               2)传输特性
               光导纤维通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号,光波通过光纤内部全反射进行光传输,光纤传输分为单模与多模两类,单模光纤的性能优于多模光纤。
               3)连通性
               光纤最普遍的连接方法是点—点方式,在某些实验系统中,也可以采用多点连接方式。
               4)地理范围
               光纤信号衰减极小,它可以在6~8km的距离内,在不使用中继器的情况下,实现高速率的数据传输。
               5)抗干扰性
               光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响,能在长距离、高速率的传输中保持低误码率。双绞线典型的误码率为10-5~10-6,基带同轴电缆的误码率低于10-7,宽带同轴电缆的误码率低于10-9,而光纤的误码率可以低于10-10。因此,光纤传输的安全性与保密性极好。
               6)价格
               目前,光纤价格高于同轴电缆与双绞线的价格。
               无线与卫星通信
               常见的无线与卫星通信方式如下。
               1)电磁波谱与通信类型
               描述电磁波的参数有3个:波长(Wavelength)、频率(Frequency)与光速(Speed of Light)。
               实际应用的移动通信系统主要包括:蜂房移动通信系统、无线电话系统、无线寻呼系统、无线本地环路与卫星移动通信系统。
               2)微波通信
               在电磁波谱中,频率在100MHz~10GHz的信号叫作微波信号,它们对应的信号波长为3m~3cm。微波信号传输有以下两个特点:只能进行短距离传播;大气对微波信号的吸收与散射影响较大。
               3)蜂窝无线通信
               第一代蜂窝移动通信是模拟方式,这是指用户的语音信息的传输以模拟语音方式出现。第二代蜂窝移动通信是数字方式。数字方式涉及语音信号的数字化与数字信息的处理、传输问题。
               在无线通信环境的电磁波覆盖区内,如何建立用户的无线信道的连接,这就是多址连接问题。在无线通信网中,任一用户发送的信号均能被其他用户接收,所以网中用户如何能从接收的信号中识别出本地用户地址,就是多址接入问题。解决多址接入的方法称为多址接入技术。在蜂窝移动通信系统中,多址接入方法主要有3种:频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)和码分多址接入(CDMA)。
               蜂窝移动通信网的设计,涉及OSI参考模型的物理层、数据链路层和网络层。
               4)卫星通信
               卫星通信具有通信距离远、费用与通信距离无关、覆盖面积大、不受地理条件限制、通信信道带宽、可进行多址通信与移动通信的优点,一颗同步卫星可以覆盖地球的1/3以上表面,三颗这样的卫星均匀沿轨道分开,就可以覆盖整个地球表面。
               使用卫星通信时,由于发送站要通过卫星转发信号到接收站,所以需要注意它的传输延时。如果从地面发送到卫星的信号传输时间为△t,不考虑转发中的处理时间,那么从信号发送到接收的延迟时间为2△t。△t值取决于卫星距地面的高度,一般为250~300ms,典型值为270ms,则传输延迟的典型值为540ms,该值在设计卫星数据通信系统时是一个重要参数。
               卫星移动通信系统将形成一个空间的通信子网,它的通信功能将实现参考模型中的物理层、数据链路层与网络层。
 
       传输介质
        网络传输介质是指在网络中传输信息的载体,常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接,而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外线和激光等。它们的抗干扰性都比较差;有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分,它能将信号从一方传输到另一方,有线传输介质主要有双绞线(twist-pair)、同轴电缆和光纤3种。
               双绞线
               (1)物理特性:双绞线由按规则螺旋结构排列的两对或四对绝缘线组成。一对线可以作为一条通信电路,各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小。
               (2)传输特性:双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。使用双绞线通过调制解调器(Modem)传输模拟数据信号时,数据传输速率目前单向可达56kbps,双向可达33.6kbps,24条音频通道总的数据传输速率可达230kbps。使用双绞线发送数字数据信号,一般总的数据传输速率可达2Mbps。
               (3)连通性:双绞线可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:双绞线用于远程中继线时,最大距离可达15km;用于10Mbps局域网时,与集线器的距离最大为100m。
               (5)抗干扰性:在低频传输时,其抗干扰能力相当于同轴电缆。在10~100kHz时,其抗干扰能力低于同轴电缆。
               (6)价格:双绞线的价格低于其他传输介质,并且安装、维护方便。
               双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair,UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间;重量轻,易弯曲,易安装;将串扰减至最小或加以消除;具有阻燃性;具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。
               对于双绞线,用户最关心的是表征其性能的几个指标。这些指标包括衰减、近端串扰、阻抗特性、分布电容、直流电阻、衰减串扰比及回波损耗等。目前,常见的双绞线有三种线型,分别是5类线、超5类线和6类线,前者线径细,而后者线径粗。
               (1)5类线:电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100Base-T和10Base-T网络。这是最常用的以太网电缆。
               (2)超5类线:具有衰减小、串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值和信噪比、更小的时延误差,性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网。
               (3)6类线:电缆的传输频率为1~250MHz,6类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比应该有较大的余量,它提供2倍于超5类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超5类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。6类与超5类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。6类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
               同轴电缆
               (1)物理特性:同轴电缆也由两根导体组成,有粗细之分,它由套置单根内导体的空心圆柱体构成。内导体是实芯或者是绞合的,外导体是整体的或纺织的。内导体用规则间距的绝缘环或硬的电媒体材料来固定,外导体用护套或屏蔽物包着。
               (2)传输特性:50Ω电缆专用于数字传输,一般使用曼彻斯特编码,数据速率可达2Mbps。CATV(Community Antenna Television,有线电视网)电缆可用于模拟和数字号传输,传输模拟信号,频率可以高达300~400MHz;对数字信号,已能达到50Mbps。
               (3)连通性:同轴电缆可用于点对点连接,也可用于多点连接。
               (4)地理范围:典型基带电缆的最大距离限于数千米,而宽带网络则可以延伸到数十千米的范围。
               (5)抗干扰性:同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强,同轴电缆的抗干扰性取决于应用和实现。一般对较高频率的干扰,它的抗干扰性优于双绞线。
               (6)价格:安装质量好的同轴电缆的成本介于双绞线和光纤之间,维护方便。
               光纤
               (1)物理特性:光学纤维是一种直径极细(2~125μm)、柔软、能传导光波的介质。各种玻璃和塑料都可用来制造光学纤维。光缆具有圆柱形的形状,由三个同心部分组成:纤芯、包层和护套。
               (2)传输特性:光纤利用全内反射来传输经信号编码的光束。它分多模和单模方式两种,多模的带宽为200MHz/km~3GHz/km,单模的带宽为3GHz/km~50GHz/km。
               (3)连通性:光纤最普通的使用是在点到点的链路上。
               (4)地理范围:光纤信号衰减极小,它可以在6~8km的距离内不使用中继器实现高速率数据传输。
               (5)抗干扰性:不受电磁干扰和噪声千扰的影响。
               (6)价格:目前光纤系统比双绞线系统和同轴电缆系统贵,但随着技术的进步,它的价格会下降以与其他材料竞争。
               单模光纤中,模内色散是比特率的主要制约因素。由于其比较稳定,如果需要的话,可以通过增加一段一定长度的“色散补偿单模光纤”来补偿色散。零色散补偿光纤就是使用一段有很大负色散系数的光纤来补偿在1550nm处具有较高色散的光纤,使得光纤在1550nm附近的色散很小或为零,从而可以实现光纤在1550nm处具有更高的传输速率。
               多模光纤中,模式色散与模内色散是影响带宽的主要因素。技术工艺能够很好地控制折射率分布曲线,给出优秀的折射率分布曲线,对渐变型多模光纤,可限制模式色散而得到高的模式带宽。
               单模光纤的光纤跳线一般用黄色表示,接头和保护套为蓝色,传输距离较长,芯线窄,需要激光源,耗散小,高效。多模光纤的光纤跳线一般用橙色表示,也有的用灰色表示,接头和保护套用米色或者黑色,传输距离较短,宽芯线,聚光好,耗散大,低效。
               一般来说,多模光纤要比单模光纤便宜。如果对传输距离或传送数据的速率要求不严格,那么,多模光纤在大多情况下都可以表现得很好。单模光纤虽然成本高,但是具有散射小的特点,可以应用在长距离传输或者需要高速数据速率的场合。
               为了便于记忆,这里把有线传输的介质归纳成如下表所示。
               
               有线传输介质比较
               在有关传输介质方面,还需要掌握各种以太网所使用的介质类型,如下表所示。
               
               以太网常用传输介质
 
       带宽
        带宽是指介质能传输的最高频率和最低频率之间的差值,带宽通常用Hz表示。
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第66题    在手机中做本题