㈠ 計算機機網路中最常用的信道可分為哪兩類各自所用的傳輸介質有哪些
計算機網路中最常用的信道就是模擬信道和數字信道。
當然也可以准確點說是物理信道和無線信道兩種。
其中物理信道主要是以光纖、雙絞線、同軸電纜為主要的傳輸介質。
其中無線信道主要就是以微波、紅外線和短波。我們用到的通信衛星就是使用的微波中繼站。
㈡ 計算機網路中一些概念區別
中文名稱：
信道
英文名稱：
channel
定義：
在兩點之間用於收發信號的單向或雙向通路。-----傳送信息的通道
傳送信息的物理性通道。信息是抽象的，但傳送信息必須通過具體的媒質。例如二人對話，靠聲波通過二人間的空氣來傳送，因而二人間的空氣部分就是信道。郵政通信的信道是指運載工具及其經過的設施。-----傳送信息的通道
傳輸媒體是通信網路中發送方和接收方之間的物理通路,計算機網路中採用的傳輸媒體可分為有線和元線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體;無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬於無線傳輸媒體。
傳輸媒體的特性對網路數據通信質量有很大影響,這些特性是:
(1)物理特性。說明傳輸媒體的特徵。
(2)傳輸特性。包括信號形式、調制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內容。
(3)連通性。採用點到點連接還是多點連接。
(4)地理范圍。網上各點間的最大距離。
(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數據傳輸影響的能力。
(6)相對價格。以元件、安裝和維護的價格為基礎。
下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。
1.雙絞線
由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成,線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體,早就用於電話通信中的模擬信號傳輸,也可用於數字信號的傳輸。
(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質的,能提供良好的傳導率。
(2)傳輸特性。雙絞線既可以用於傳輸模擬信號,也可以用於傳輸數字信號。
對於模擬信號來說,大約每5~6公里需要一個放大器;對於數字信號來說,每2~3公里使用一個中繼器。雙絞線最常用於聲音的模擬傳輸。雖然聲音的頻譜在20Hz~20l吐fz之間,但是進行可理解的語音傳輸所需要的帶寬卻窄得多。一條全雙工語音通道的標准帶寬是300Hz~4KE氈,即只要約4l吐fz的帶寬。雙絞線帶寬可達268KHz,因而可以使用頻分多路復用技術實現多個語音通道的復用。即使在通道之間留有適當的隔離,這種雙絞線仍具有復用24路語音通道的容量。使用數據機後,作為模擬音頻通道的雙絞線也可傳輸數字數據。根據目前的數據機設計技術,若使用移相鍵控法PSK,可使每路線有效傳輸速率達到9600bps以上,這樣,在一條24通道的雙絞線上,總的數據傳輸速率便可達230kbps。
雙絞線上也可直接傳送數字信號,使用T1線路的總數據傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數據傳輸率也是可能的,但與距離有關。
雙絞線也可用於區域網,如10BASE一T和100BASE-T匯流排,可分別提供10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝於一個絕緣套里組成雙絞線電纜,區域網中常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由4對雙絞線組成,其中3類雙絞線通常用於10BASE-T匯流排區域網,5類雙絞線通常用於100BASE-T匯流排區域網。
(3)連通性。雙絞線普遍用於點到點的連接,也可以用於多點的連接。作為多點媒體使用時,雙絞線比同軸電纜的價格低,但性能較差,而且只能支持很少幾個站。
(4)地理范圍。雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內提供數據傳輸。區域網的雙絞線主要用於一個建築物內或幾個建築物間的通信,在10016ps速率下傳輸距離可達1公里。但10Mbps和100Mbps傳輸速率的1OBASE-T和100BASE-T匯流排傳輸距離均不超過100米。
(5)抗干擾性。在低頻傳輸時,雙絞線的抗干擾性相當於或高於同軸電纜,但在超過10~100ldfZ時,同軸電纜就比雙絞線明顯優越。
(6)價格。雙絞線比同軸電纜或光導纖維都要便宜得多。
2.同軸電纜
同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成,但它們是按"同軸"形式構成線對,其結構如圖2.17所示。最里層是內芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外則是起保護作用的塑料外套,內芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜分為基帶同軸電纜(阻抗500)和寬頻同軸電纜(阻抗750)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用於直接傳輸數字信號;寬頻同軸電纜用於頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用於不使用頻分多路復用的高速數字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬頻同軸電纜。
(1)物理特性。單根同軸電纜的直徑約為1.02~2.54cm,可在較寬的頻率范圍內工作。
(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用於數字傳輸,並使用曼徹斯特編碼,數據傳輸速率最高可達1OMbps。寬頻同軸電纜既可用於模擬信號傳輸又可用於數字信號傳輸,對於模擬信號,帶寬可達300~450陽也。一般,在CATV電纜上,每個電視通道分配6陽也帶寬,每個廣播通道需要的帶寬要窄得多,因此在同軸電纜上使用頻分多路復用技術可以支持大量的視、音頻通道。
(3)連通性。同軸電纜適用於點到點和多點連接。基帶500電纜每段可支持幾百台設備,在大系統中還可以用轉接器將各段連接起來;寬頻750電纜可以支持數千台設備,但在高數據傳輸率下(50Mbp@)使用寬頻電纜時,設備數目限制在20~30台。
(4)地理范圍。傳輸距離取決於傳輸的信號形式和傳輸的速率,典型基帶電纜的最大距離限制在幾公里,在同樣數據速率條件下,粗纜的傳輸距離較細纜的長。寬頻電纜的傳輸距離可達幾十公里。
(5)抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。
(6)價格。安裝同軸電纜的費用比雙絞線貴,但比光導纖維便宜。
3.光纖
光纖是光導纖維的簡稱,它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對於金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。光纖的電信號傳送過程如圖2.18所示。
光源可以採用發光二極體LED (Light Emitting Diode)和注入型激光二極體ILD(II1·jeCHon Laser Diode)。發光二極體LED是一種價格較便宜的固態器件,電流通過時就產生可見光,但定向性較差,是通過在光纖石英玻璃媒體內不斷反射而向前傳播的,這種光纖稱為多模光纖(Multimode Fiber);注入型激光二極體ILD也是一種固態器件,它根據激光器原理進行工作,即以激勵量子電子效應來產生一個窄帶的超輻射光束,產生的是激光。由於激光的定向性好,它可沿著光導纖維直接傳播,減少了折射和損耗,效率更高,也能傳播更大的距離,而且可以保持很高的數據傳輸率,這種光纖稱為單模光纖(Single-Mode Fiber)。在接收端用來把光波轉換為電能的檢波器是一個光電二極體,目前常用的兩種固態器件是PIN檢波器和APD檢波器。PIN光電二極體是在二極體的P層和N層之間增加一小段純(I)硅;雪崩光電二極體(APD)的外部特性和PIN類似,但是使用了較強的電磁場。PIN的價格便宜,但是不如APD靈敏。對光載波的調制屬於移幅鍵控法ASK,也稱亮度調制(Intensity Molation)。典型的做法是在給定的頻率下,以光的出現和消失來表示兩個二進制數字。發光二極體LED和注入型激光二極體ILD的信號都可用這種方法調制,PIN和APD檢波器直接響應亮度調制。
(1)物理特性。在計算機網路中均採用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為三種:0.85IAIn波長區(0.8~0.91im)、1.3lim波長區(1.25~1.351Am)和1.551im波長區(1.53~1.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區為多模光纖通信方式,1.5§IAm波長區為單模光纖通信方式,1.31im波長區有多模和單模兩種方式。
(2)傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數高於包層媒體折射指數的透明媒體中進行。實際上光纖作為頻率范圍從1014~1015險的波導管,這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數據傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發展,會出現實用的多路復用光纖。
(3)連通性。光纖普遍用於點到點的鏈路。匯流排拓撲結構的實驗性多點系統已經建成,但是價格還太貴。原則上講,由於光纖功率損失小、衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數比雙絞線或同軸電纜多得多。
(4)地理范圍。從目前的技術來看,可以在6~8公里的距離內不用中繼器傳輸,因此光纖適合於在幾個建築物之間通過點到點的鏈路連接區域網絡。
(5)抗干擾性。光纖具有不受電磁干擾或雜訊影響的獨有特徵,適宜在長距離內保持高數據傳輸率,而且能夠提供很好的安全性。
(6)價格。就每米的價格和所需部件(發送器、接收器、連接器)來說,光纖比雙絞線和同軸電纜都要貴,但是雙絞線和同軸電纜的價格不大可能再下降,而光纖的價格將隨著工程技術的進步會大大下降,使它能與同軸電纜的價格相競爭。
由於光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸率高、抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的區域網也是很適用的。目前採用一種波分技術,可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長,這種波分復用技術WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一種新的數據傳輸系統。
4.無線傳輸媒體
無線傳輸媒體通過空間傳輸,不需要架設或鋪埋電纜或光纖,目前常用的技術有:無線電波、微波、紅外線和激光。攜帶型計算機的出現,以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯網的需要,促進了數字化元線移動通信的發展,現在已開始出現無線區域網產品。
微波通信的載波頻率為2GHz~40GHz范圍。因為頻率很高,可同時傳送大量信息,如一個帶寬為2陽fz的頻段可容納500條話音線路,用來傳輸數字數據,速率可達數Mbps。微波通信的工作頻率很高,與通常的無線電波不一樣,是沿直線傳播的。由於地球表面是曲面,微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關,天線越高傳播距離越遠,超過一定距離後就要用中繼站來接力。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣,有很強的方向性,都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發送方和接收方之間有一條視線(Lineof Sight)通路,故它們統稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸的信號分別轉換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由於都不需要鋪設電纜,對於連接不同建築物內的區域網特別有用。這三種技術對環境氣候較為敏感,例如雨、霧和雷電。相對來說,微波對一般雨和霧的敏感度較低。
衛星通信是微波通信中的特殊形式,衛星通信利用地球同步衛星做中繼來轉發微波信號。衛星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由於衛星信道頻帶寬,也可採用頻分多路復用技術分為若乾子信道,有些用於由地面站向衛星發送(稱為上行信道),有些用於由衛星向地面轉發(稱為下行信道)。衛星通信的優點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對於數萬公里高度的衛星來說,以200m/μs或5μs/Km的信號傳播速度來計算,從發送站通過衛星轉發到接收站的傳播延遲時間約要花數百毫秒(ms),這相對於地面電纜的傳播延遲時間來說,兩者要相差幾個數量級。
5.傳輸媒體的選擇
傳輸媒體的選擇取決於以下諸因素:網路拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格範圍。
雙絞線的顯著特點是價格便宜,但與同軸電纜相比,其帶寬受到限制。對於單個建築物內的低通信容量區域網來說,雙絞線的性能價格比可能是最好的。
同軸電纜的價格要比雙絞線貴一些,對於大多數的區域網來說,需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。
光纖作為傳輸媒體,與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優點:頻帶寬、速率高、體積小、重量輕、衰減小、能電磁隔離、誤碼率低等,因此,在國際和國內長話傳輸中的地位日益提高,並已廣泛用於高速數據通信網。隨著光纖通信技術的發展和成本的降低,光纖作為區域網的傳輸媒體也得到了普遍採用,光纖分布數據介面FDDI就是一例。
目前,攜帶型計算機已經有了很大的發展和普及,由於可隨身攜帶,對可移動的無線網的需求將日益增加0元線數字網類似於蜂窩電話網,人們隨時隨地可將計算機接入網路,發送和接收數據。移動無線數字網的發展前景將是十分美好的。
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