傳輸媒介與阻抗ppt課件

1、傳輸媒介與配備計(jì)算機(jī)網(wǎng)路Chapter 03大綱3.1網(wǎng)路傳輸媒介3.2連接器3.3網(wǎng)路傳輸設(shè)備網(wǎng)路傳輸媒介v傳輸媒體 (Transmission Media)v分為兩類v有線傳輸 (Wired)v藉由電纜線、光纖等進(jìn)行傳輸v依材質(zhì)、純度、潔淨(jìng)度不同各有奇特性與種類v期望以最低成本，降低其傳輸衰減(Attenuation)率v一般網(wǎng)路傳輸以有線纜線為傳輸?shù)闹饕浇関無線傳輸 (Wireless)v運(yùn)用廣闊的天際來傳輸v空間限制或移動(dòng)性(Mobility)的因素考量有線網(wǎng)路傳輸v雙絞線 Twisted Pairv同軸電纜線 Coaxial Cablev光纖纜線 Optical Fiber雙絞線

2、Twisted Pairv最常見的一種傳輸線材v為何要相互絞在一起v電的傳輸存在著電生磁與磁生電v互絞在抵消兩條線上產(chǎn)生的電磁干擾 (EMI)v互絞的程度越高，電磁互抵的功效就越高v常見的雙絞線分為兩類v無遮蔽雙絞線UTP (Unshielded Twisted Pair)v遮蔽雙絞線STP (Shielded Twisted Pair)雙絞線的組成Conductor WireDielectricFoil Shield (STP only)Braid Shield (STP only)Jacket雙絞線抑制雜訊原理特性阻抗v不是以一般三用電表所量測(cè)的電阻值v代表傳輸線上快速訊號(hào)傳輸時(shí)訊號(hào)流的平

3、均阻抗v阻抗值不是一般使用者可以輕易量測(cè)得到v使用者可以依據(jù)纜線外觀、標(biāo)示及分級(jí)作判斷vUTP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為100歐姆vSTP線材之特性阻抗在100MHz頻率下為150歐姆UTP雙絞線的分類類別互絞程度傳輸速率用處第一類Category I未絞線1 2 Mbps基本語音通訊第二類Category II4 Mbps4Mbps記號(hào)環(huán)網(wǎng)路第三類Category III每英吋絞三次16 Mbps10BaseT16Mbps記號(hào)環(huán)網(wǎng)路第四類Category IV20 Mbps100BaseT416Mbps記號(hào)環(huán)網(wǎng)路第五類Category V每英吋絞四次100 Mbps100BaseT

4、100 CDDI 網(wǎng)路第五類增強(qiáng)型Category V Enh.200 300 MbpsATM 網(wǎng)路 (OC-3)第六類Category VI350 600 MbpsGigabit Ethernet同軸電纜vUsed for Cable TVvAlmost obsolete as a LAN mediavTypes:v10Base2v10Base5同軸電纜的組成中心導(dǎo)線中心導(dǎo)線外皮外皮絕緣體絕緣體網(wǎng)狀導(dǎo)體網(wǎng)狀導(dǎo)體外皮外皮RG-11同軸電纜v外皮一般披覆黃色或橘色塑膠皮v由內(nèi)而外共有七層包裝v訊號(hào)單芯導(dǎo)線、塑膠絕緣體、金屬箔片、內(nèi)導(dǎo)體網(wǎng)層、油紙、外導(dǎo)體網(wǎng)層、外皮v中心訊號(hào)單芯導(dǎo)線直徑0.4英吋v

5、特性阻抗50v常用在10Base5類型的乙太網(wǎng)路架構(gòu)中v一般又稱之為粗纜線 Thick CableRG-62、RG-58同軸電纜vRG-62v比RG-58線材略粗v線材中心導(dǎo)線為單股導(dǎo)線v直徑0.25英吋特性阻抗為93 vToken Bus網(wǎng)路架構(gòu)之ARCnet的傳輸線vRG-58v一般最常見的網(wǎng)路同軸電纜線材v直徑0.18英吋特性阻抗為50 v常用在10Base2類型乙太網(wǎng)路架構(gòu)中v線材中心導(dǎo)線為多芯線 (Stranded Wire)v一般又稱之為細(xì)纜線 Thin CableRG-59同軸電纜v一般家庭有線電視常用的傳輸線v由內(nèi)到外共四個(gè)層次所組成v訊號(hào)導(dǎo)體、絕緣體、導(dǎo)體網(wǎng)層及外皮v中心導(dǎo)線

6、為單股線v特性阻抗為75光纖纜線v重量輕、體積小、使用年限更久v沒有輻射、無電磁干擾、低衰減v傳輸頻寬大、不受雷擊損壞v竊取訊號(hào)安全性高Optical fibersTubeStrain relief(e.g., Kevlar)InnerjacketSheathOuterjacket光纖纜線分類與組成v光纖纜線的分類v步級(jí)式多模光纖 Step-Index Multimode Fiberv漸級(jí)式多模光纖 Graded-Index Multimode Fiberv單模光纖 Single Mode Fiberv光纖的組成v光纖 Corev外圍材質(zhì) Claddingv保護(hù)層 Protective She

7、ath光纖訊號(hào)傳送角度範(fàn)圍Acceptance / Emission ConeNA= sin = n2core - n2cladding Numerical Aperture (NA)步級(jí)式多模光纖vMost common designs: 100/140 or 200/280 mvPlastic optical fiber (POF):0.1 - 3 mm , core 80 to 99%RefractiveIndex (n)Diameter (r)CladdingPrimary coating(e.g., soft plastic) Core1.4801.460SiO2 Glass140

8、m100 m步級(jí)式多模光纖訊號(hào)傳送Pulse broadening due to multi-path transmission. Bitrate x Distance product is severely limited!100/140 m Silica Fiber: 20 Mb/s km 0.8/1.0 mm Plastic Optical Fiber: 5 Mb/s km漸級(jí)式多模光纖vDoping profile designed to minimize “race” conditions(“outer” modes travel faster due to lower refrac

9、tive index!) vMost common designs: 62.5/125 or 50/125 m, NA 0.2vBitrate x Distance product: 1 Gb/s kmnr1.4751.460單模光纖vStep-Index type with very small corevMost common design: 9/125 m or 10/125 m, NA 0.1vBitrate x Distance product: up to 1000 Gb/s km(limited by CD and PMD - see next slides)nr1.4651.4

10、60無線電傳輸v一般而言無線電傳送分為v地波 Ground Wavev天波 Sky Wavev直線傳送 Line-Of-Sight; LOS地波v極低頻與低頻訊號(hào) 3KHz 3MHzv無線電波不受大小低於其波長(zhǎng)的障礙物干擾v極低頻與低頻訊號(hào)波長(zhǎng)甚長(zhǎng)，沿著地表行進(jìn)可以保持較低的地面吸收率v頻率夠低、波長(zhǎng)夠長(zhǎng)且功率夠大情況下，地波的傳輸大約可傳送150公里v航海通訊與AM廣播天波v中頻與高頻訊號(hào) 3MHz 30MHzv以地波傳輸?shù)脑挘p量大v藉由大氣的電離層(Ionosphere)與地面間的來回反射，形成傳送的導(dǎo)波通道v行進(jìn)距離在高功率的傳送下，150公里 400公里的範(fàn)圍直線傳送v超過30MH

11、z以上的電磁波v以直線行進(jìn)方式傳輸，傳輸距離相當(dāng)遠(yuǎn)v無線電視臺(tái)、大哥大基地臺(tái)、衛(wèi)星通訊、外太空通訊等都是直線行進(jìn)傳輸v因?yàn)橛嵦?hào)以直線傳送，基地臺(tái)必須架設(shè)在至高點(diǎn)或架設(shè)高塔連接器v傳輸媒介僅是提供訊號(hào)藉以傳輸?shù)耐ǖ纕處理工作需要網(wǎng)路設(shè)備的配合v傳輸媒體與設(shè)備間的連接介面(Interface)v連接器(Connector)或天線(Antenna)RJ-45與RJ-11連接頭vRJ-45v有八個(gè)接點(diǎn) (Contact)v各接點(diǎn)表面都鍍了50毫米(m)的薄金v增強(qiáng)金屬傳導(dǎo)與防銹蝕的能力v網(wǎng)路使用的接頭vRJ-11v有四個(gè)接點(diǎn) (2P、4P或6P)v比RJ-45略小v電話使用的接頭18RJ-58連接器v

12、中心有一探針v與同軸電纜線之中心導(dǎo)線連接作訊號(hào)傳導(dǎo)v探針上同樣鍍了薄金v終端電阻器(Terminator)v電阻值與RG-58纜線特性阻抗相同(50)v作纜線接地與阻抗匹配工作vI接頭(或稱之為一接頭)v用以作同軸點(diǎn)纜線串接延長(zhǎng)vT接頭v用以作RG-58纜線真正與電腦網(wǎng)路卡上的BNC接頭相連的連接器常見的光纖接頭網(wǎng)路傳輸設(shè)備v數(shù)據(jù)機(jī)v網(wǎng)路卡v中繼器 (Repeater)v集線器 (HUB)v橋接器 (Bridge)v交換器 (Switch)v路徑器或路由器 (Router)v閘通器 (Gateway)HUBBridgeSwitchRouter數(shù)據(jù)機(jī)vMODEM: MOdulation + DE

13、Modulationv撥接(Dialup)、遠(yuǎn)端連線常用的設(shè)備介面v傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)、ISDN數(shù)據(jù)機(jī)、ADSL數(shù)據(jù)機(jī)、纜線數(shù)據(jù)機(jī)等+網(wǎng)路卡v電腦與纜線間通訊傳輸?shù)臉驑舦NIC: Network Interface Cardv不同的網(wǎng)路設(shè)備有不同的網(wǎng)路卡v乙太網(wǎng)路卡、高速乙太網(wǎng)路卡、記號(hào)環(huán)網(wǎng)路卡、FDDI網(wǎng)路卡、ATM網(wǎng)路卡、無線網(wǎng)路卡等不同產(chǎn)品v越普遍的產(chǎn)品價(jià)格越便宜NIC中繼器 Repeaterv訊號(hào)經(jīng)過一段距離傳輸之後會(huì)有衰減v遠(yuǎn)距離傳送、一段距離後必須靠中繼器將訊號(hào)重新整理後，在傳送出去v乙太網(wǎng)路的543定律v最多五段的同軸乙太網(wǎng)路利用四部中繼器相連接，其中僅有三段網(wǎng)路線可以連接點(diǎn)腦主機(jī)集線器

14、 HUBv接進(jìn)實(shí)驗(yàn)室或辦公室的固接網(wǎng)路線路一般數(shù)量有限v運(yùn)用集線器可擴(kuò)充連接點(diǎn)數(shù)量v有直接接在主機(jī)板插槽、介面卡形式的簡(jiǎn)易型集線器架構(gòu)v進(jìn)入集線器的訊號(hào)都重新整理過後再傳送出去，所以集線器都具備中繼器的功能v集線器事實(shí)上是多Port的中繼器v不同的網(wǎng)路架構(gòu)、 HUB名稱各異v乙太網(wǎng)路下稱為HUBv記號(hào)環(huán)網(wǎng)路下稱為MAU (Media Access Unit)vFDDI網(wǎng)路下稱為ConcentratorRepeaterThe Cloud橋接器 Bridgev將大區(qū)塊的廣播網(wǎng)路系統(tǒng)區(qū)隔成兩個(gè)較小的區(qū)塊，以降低這個(gè)忙碌網(wǎng)路間訊號(hào)碰撞的機(jī)率v相同區(qū)塊電腦間訊號(hào)部會(huì)穿過橋接器，進(jìn)而影響到另一區(qū)塊的傳輸效

15、能v只有不同區(qū)塊間的傳輸才需經(jīng)由橋接器作傳送v橋接器都具備中繼器與集線器的功能v相同網(wǎng)路架構(gòu)的兩個(gè)區(qū)塊可藉由橋接器達(dá)到擴(kuò)大網(wǎng)路範(fàn)圍的目標(biāo)交換器 Switchv交換器與傳統(tǒng)集線器使用方式非常相似，唯內(nèi)部採用交換式線路可以改善網(wǎng)路傳輸負(fù)荷。v提供更快速的訊息交換，更短的傳輸延遲。vCut-throughvStore-and-forwardv新式的交換式集線器已經(jīng)慢慢有簡(jiǎn)單的路由器功能，甚至到達(dá)Transport Layer功能了。vLayer 2 Switch (Switching HUB)vLayer 3 Switch (Routing Switch)vLayer 4 SwitchvLayer 7 SwitchSwitches Each segment has its own collision doma