1.23網(wǎng)絡中的信息載體、通信線路、連接設備

1、1.3網(wǎng)絡中的信息載體、通信線路、連接設備數(shù)據(jù)通信是指在計算機之間、計算機與終端以及終端與終端之間傳送表示字符、數(shù)字、語音、圖像的二進制代碼0、1比特序列的過程。信號（Signal）是數(shù)據(jù)的電磁波表示形式。按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，能夠分為：模擬信號數(shù)字信號兩類相對應地將數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為：模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。1.23網(wǎng)絡中的信息載體、通信線路、連接設備信道復用技術 信道復用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上，共享信道資源。四種信道復用方式：頻分復用FDM、時分復用TDM、波分復用WDM和碼分復用。 路由器（Router）路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡層服務的設備，它工作在OSI參考模型

2、的第三層網(wǎng)絡層。路由器處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)報文，并根據(jù)報文網(wǎng)絡地址決定數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。路由器功能：路由器提供了各種速率的鏈路或子網(wǎng)接口，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡。路由器具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能。 網(wǎng)關（Gateway）連接不同類型，而且協(xié)議差別又較大的網(wǎng)絡時，需要使用一種稱為網(wǎng)關（Gateway）的設備。網(wǎng)關的特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：執(zhí)行互連網(wǎng)間協(xié)議的轉(zhuǎn)換；執(zhí)行報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)及流量控制功能；提供虛電路接口及相對應服務；支持應用層互通及互連網(wǎng)間的網(wǎng)絡管理功能。 路由器（Router）路由器的缺點：路由器的設置相對復雜，路由器安裝復雜的軟件，實現(xiàn)各種復雜功能。路由器使不同網(wǎng)段上的端點系統(tǒng)

3、的通信較困難。如果路由器運行靜態(tài)路由算法，那么配置路由表是一個費事、耗時的工作。路由器（Router）路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡層服務的設備，它工作在OSI參考模型的第三層網(wǎng)絡層。路由器處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)報文，并根據(jù)報文網(wǎng)絡地址決定數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。路由器功能：路由器提供了各種速率的鏈路或子網(wǎng)接口，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡。路由器具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能。 路由器（Router）路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡層服務的設備，它工作在OSI參考模型的第三層網(wǎng)絡層。路由器處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)報文，并根據(jù)報文網(wǎng)絡地址決定數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。路由器功能：路由器提供了各種速率的鏈路或子網(wǎng)接口，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡。路由器

4、具有判斷網(wǎng)絡地址和選擇路徑的功能。 分組交換 分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去 模擬數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值，其電平隨時間而連續(xù)變化。數(shù)字數(shù)據(jù)在時間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量化的，即數(shù)字數(shù)據(jù)是指離散的值。下圖分別表示模擬信號和數(shù)字信號。 信息傳輸信系統(tǒng)由三個主要部分組成：信源（發(fā)送機）、信宿（接收機）和信道。 調(diào)制解調(diào)器（Modem）調(diào)制解調(diào)器的功能是將計算機數(shù)字信號與模擬信號實行轉(zhuǎn)換，它能夠保護線路免受直流電壓的干擾。調(diào)制解調(diào)器一般由發(fā)送器和接收器兩部分組成。發(fā)送器（也稱調(diào)制器Modula

5、tor）把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號；接收器（也稱解調(diào)器Demodulator）把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 無線傳輸介質(zhì)無線傳輸主要包括：無線電波、微波、紅外線和激光等，各種無線傳輸對應的電磁波譜范圍如下圖所示。 傳輸介質(zhì)是指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中發(fā)送器和接收器之間的物理路徑，它是傳輸數(shù)據(jù)的物理基礎。傳輸介質(zhì)分為有線和無線兩大類。有線傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜和光纜；無線傳輸介質(zhì)是指利用大氣和外層空間作為傳播電磁波的通路。無線傳輸介質(zhì)主要有無線電波、微波和紅外線等?，F(xiàn)在比較流行的使用方式為：局域網(wǎng)由雙絞線連接到桌面，光纜作為通信干線，衛(wèi)星用于跨國界傳輸。 同軸電纜 雙絞線 雙絞線及其分類雙絞線（TP）由

6、兩根具有絕緣保護層的銅導線按一定密度互相絞在一起。雙絞線按其外部包纏的外皮材料不同可分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP）在雙絞線中增加屏蔽層的目的就是為了提升電纜的物理性能和電氣性能，減少電纜信號傳輸中的電磁干擾。雙絞線的分類雙絞線既能夠用于音頻傳輸，也能夠用于數(shù)據(jù)傳輸。按雙絞線的性能，當前廣泛應用的有五個不同的等級，級別越高性能越好。因為UTP的成本低于STP，所以使用的更廣泛。UTP能夠分為六類：l類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。2類UTP：通常用在程控交換機和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也能夠采用2類電纜，2類線的最高帶寬為1MHz。3類UTP：又稱

7、為聲音級電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100歐姆，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的安裝，也能運行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。4類UTP：最大帶寬為20MHz，其它特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定的運行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級電纜，質(zhì)量最好。它的帶寬為100MHz，能夠運行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100歐姆。5類UTP當前已被廣泛的應用。6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬能夠達到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。屏蔽雙絞線 和非屏蔽雙絞線 雙絞線的制作 雙絞線線序標準E

8、IA/TIA（美國電子工業(yè)標準協(xié)會）布線標準中規(guī)定了兩種制作雙絞線的線序568A與568B。為保持最佳的兼容性，普遍采用568B標準制作網(wǎng)線。應該注意，在一個網(wǎng)絡中布線應采用一種線序標準 。雙絞線跳線一般有三種線序：直通，交叉和全反 （1）直通線直通線的兩端線序相同。直通線一般用來連接兩個性質(zhì)不同的接口，如PC機到交換機/集線器，交換機/集線器到路由器。（2）交叉線。交叉線的兩端使用不同標準，如圖4-8所示。交叉線一般用于連接兩個性質(zhì)相同的端口，比如交換機到交換機、主機到主機、主機到路由器等 （3）全反線。全反線的兩端按一個標準，但一端的順序是1-8，而另一端順序是8-1。這種連接方式主要用于

9、主機的串口和路由器（或交換機）的Console口連接。直通線和交叉線示意圖雙絞線的分類雙絞線既能夠用于音頻傳輸，也能夠用于數(shù)據(jù)傳輸。按雙絞線的性能，當前廣泛應用的有五個不同的等級，級別越高性能越好。因為UTP的成本低于STP，所以使用的更廣泛。UTP能夠分為六類：l類UTP：主要用于電話連接，通常不用于數(shù)據(jù)傳輸。2類UTP：通常用在程控交換機和告警系統(tǒng)。ISDN和T1/E1數(shù)據(jù)傳輸也能夠采用2類電纜，2類線的最高帶寬為1MHz。3類UTP：又稱為聲音級電纜，是一類廣泛安裝的雙絞線。3類UTP的阻抗為100歐姆，最高帶寬為16MHz，適合于10Mbps雙絞線以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)網(wǎng)的安裝，也能

10、運行16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)。4類UTP：最大帶寬為20MHz，其它特性與3類UTP完全一樣，能更穩(wěn)定的運行16Mbps令牌環(huán)網(wǎng)。5類UTP：又稱為數(shù)據(jù)級電纜，質(zhì)量最好。它的帶寬為100MHz，能夠運行100Mbps以太網(wǎng)和FDDI，5類UTP的阻抗為100歐姆。5類UTP當前已被廣泛的應用。6類UTP：是一種新型的電纜，最大帶寬能夠達到1000MHz，適用于低成本的高速以太網(wǎng)的骨干線路。同軸電纜(Coaxial Cable)同軸電纜是由繞同一軸線的兩個導體所組成，即內(nèi)導體（銅芯導線）和外導體(屏蔽層)，外導體的作用是屏蔽電磁干擾和輻射，兩導體之間用絕緣材料隔離。同軸電纜具有較高的帶寬和極好的抗

11、干擾特性。同軸電纜的規(guī)格是指電纜粗細程度的度量，按射頻級測量單位（RG）來度量，RG越高，銅芯導線越細，RG越低，銅芯導線越粗。常用同軸電纜的型號和應用如下：阻抗為50歐姆的粗纜RG-8或RG-11，用于粗纜以太網(wǎng)；阻抗為50歐姆的細纜RG-58A/U或C/U，用于細纜以太網(wǎng)；阻抗為75歐姆的電纜RG-59，用于有線電視CATV。 1.23網(wǎng)絡中的信息載體、通信線路、連接設備光導纖維(Fiber Optics)光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的，直徑很細，能傳導光信號的媒體。光纖由一束玻璃芯組成，它的外面包了一層折射率較低的反光材料，稱為覆層。由于覆層的作用，在玻璃芯中傳輸?shù)墓庑盘枎缀醪粫?/p>

12、覆層中折射出去。這樣當光束進入光纖中的芯線后，可以減少光通過光纜時的損耗，并且在芯線邊緣產(chǎn)生全反射，使光束曲折前進。 玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常用傳輸媒體的比較1.23網(wǎng)絡中的信息載體、通信線路、連接設備電路交換電路交換就是通信的過程中維持的是實際的電子電路（物理線路），這條電子電路建立后用戶始終占用每部電話都連接到交換機上，而交換機使用交換的方法，讓電話用戶之間可以很方便地通信。一百多年來，電話交換機雖然經(jīng)過了多次更新?lián)Q代，但交換的方式一直都是電路交換。 第一代計算機網(wǎng)絡所使用的是電路交換機制。 分組交換 分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個

13、較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去 信道復用技術 信道復用的目的是讓不同的計算機連接到相同的信道上，共享信道資源。四種信道復用方式：頻分復用FDM、時分復用TDM、波分復用WDM和碼分復用。 頻分多路復用FDMFDM是把信道的可用頻帶分成多個互不交疊的頻段（帶） ，每個信號占其中一個頻段。接收時用適當?shù)臑V波器分離出不同信號，分別進行解調(diào)接收。同步時分復用STDMSTDM采用固定時間片分配方式，將傳輸信號的時間按特定長度連續(xù)地劃分成特定時間段（一個周期），再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙，每個時隙以固定的方式分配給各路數(shù)字信號，各路數(shù)字信號在每一時間段都順

14、序分配到一個時隙。由于在同步時分復用方式中，時隙預先分配且固定不變，無論時隙擁有者是否傳輸數(shù)據(jù)都占有一定時隙，形成了時隙浪費，其時隙的利用率很低 。異步時分復用異步時分復用技術又被稱為統(tǒng)計時分復用，它能動態(tài)地按需分配時隙，避免每個時間段中出現(xiàn)空閑時隙。ATDM就是只有當某一路用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送時才把時隙分配給它。當用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，則不給它分配時隙。電路的空閑時隙可用于其他用戶的數(shù)據(jù)傳輸 。在所有的數(shù)據(jù)幀中，除最后一個幀外，其他所有幀均不會出現(xiàn)空閑的時隙，從而提高了資源的利用率，也提高了傳輸速率。波分多路復用WDMWDM主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)。波分復用就是光的頻分復用。人們借用傳統(tǒng)的載

15、波電話的頻分復用的概念，可以做到使用一根光纖來同時傳輸多個頻率很接近的光載波信號,提高了光纖的傳輸能力。最初，在一根光纖上只能復用兩路光載波信號，隨著技術的發(fā)展，在一根光纖上復用的路數(shù)越來越多?，F(xiàn)在已達到在一根光纖上復用80路或更多路數(shù)的光載波信號，這種復用方式就是密集波分復用DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)。1.3.4網(wǎng)絡連接設備集線器交換器路由器網(wǎng)關 集線器（HUB）集線器是一種多端口的中繼器，是網(wǎng)絡物理層的一種介質(zhì)連接設備。集線器的功能是把從一個端口上收到的信息在其他所有端口上廣播發(fā)送。利用集線器做網(wǎng)絡的中心，連接網(wǎng)絡上的各個節(jié)點

16、。這種結構優(yōu)點是，在網(wǎng)絡上某條雙絞線電纜或節(jié)點出現(xiàn)故障時，不會影響網(wǎng)絡上其它結點的正常工作。 交換機（Switch）交換機是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集等特點的交換產(chǎn)品，工作在OSI參考模型的第二層數(shù)據(jù)鏈路層。其主要作用是把局域網(wǎng)分成網(wǎng)段、減少流量、避免沖突、增加帶寬，以便提高局域網(wǎng)的性能。交換機（Switch）與集線器相比，交換機從以下幾個方面改進了性能:通過支持并行通信，提高了交換機的數(shù)據(jù)吞吐量。將傳統(tǒng)的一個大局域網(wǎng)上的用戶分成若干工作組，每個端口連接一臺設備或連接一個工作組，有效地解決網(wǎng)絡擁擠現(xiàn)象。虛擬網(wǎng)(Virtual LAN)技術的出現(xiàn)，給交換機的使用和管理帶來了更大的靈活性。端口密度大，適合構建較大規(guī)模局域網(wǎng)。路由器（Router）路由器是實現(xiàn)網(wǎng)絡層服務的設備，它工作在OSI參考模型的第三層網(wǎng)絡層。路由器處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)報文，并根據(jù)報文網(wǎng)絡地址決定數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。路由器功能：路由器提供了各種速率的鏈路或子網(wǎng)接口，用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡