计算机网络传输介质的特点,计算机网络基础：数据通信技术之传输介质

引言

大家好，我在这一章节的开始就讲过，用户通信的目的是彼此之间交换信息，数据又是信息的载体，而数据又是以信号的形式在发送端和接收端之间传播。在一个数据通信系统中，连接发送部分和接收部分之间的通信的物理通路就称为传输介质，也称为传输媒体或者是传输媒介。

文章目录

1.有线的传输介质

a.双绞线b.同轴电缆c.光纤

2.无线的传输介质

a.无线电波b.地面微波c.卫星微波d.红外线

1.有线的传输介质

相信大家最有体会的就是我们可以以有线的方式上网，还可以通过无线的方式上网。相应的传输介质也分为两大类：有线的传输介质和无线的传输介质。

在有线传输介质中，电磁波沿着我们眼睛能够看到的固体的铜导线或者是光纤向前传播，而在无线传输介质中是利用大气层和外层空间来作为传播电磁波的通路。

有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等等，无线的传输介质主要包括地面微波、卫星微波、无线电波、红外线等等。

下面我就将对各种有线和无线的传输介质给大家做个简单的介绍。

a.双绞线

把两根互相绝缘的铜导线并排放置，再用规则的方法绞合起来。绞合的导线可以减少相邻线对的相互干扰。多对绞合导线构成了双绞线电缆。

首先给大家介绍一下第一种有线传输介质：双绞线。我们平时所用的连接计算机的网线基本上都是双绞线。双绞线是目前使用比较广泛，价格也比较低廉的传输介质，它是由两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来所构成的。那两个交点之间的距离呢就称为是扭绞距，每根铜导线的典型直径是在0.4到1.4毫米之间，采用两两相绞的绞线技术，可以抵消相邻线对之间的远端串扰和减少近端串扰。

在实际使用的时候，双绞线是由多对双绞线一起包在一个绝缘的电缆套管里，如果把一对或者是多对双绞线放在一个绝缘套管中，便形成了双绞线电缆。但在日常生活中我们一般就把双绞线电缆直接称之为双绞线。

我们大家现在所看到的左边的图是无屏蔽双绞线结构，每对双绞线外有一个绝缘层，多对双绞线外面又有一层聚氯乙烯套层。而右边的图相对于左边的图来说，在双绞线的外面加上了一个用金属丝编织的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线，从而提高了双绞线的抗干扰能力，但是付出的代价就是价格会偏高一些。

无屏蔽双绞线具有成本低适合于结构化综合布线等优点，性价比相对来说较高，所以在局域网中得到了充分的利用。但是我们同时也看到，它也存在着传输的时候具有信息辐射容易被窃听的缺点，所以在对信息保密级别要求比较高的场合，还必须采取辅助屏蔽措施。

相反的是对于屏蔽双绞线，它具有抗电子干扰强、传输质量高这些优点，但是也存在着成本高的缺点，所以在实际应用中并不是很普遍！

双绞线可以用于模拟传输和数字传输，数据是以电信号的形式向前传播，但是我们也知道随着传输距离的增加：

模拟信号会衰减，所以对模拟信道需要通过放大器对信号进行放大数字信号会失真，所以对于数字信道则需要通过中继器对信号进行整形，从而可以让信号进行长距离的传输。

b.同轴电缆

那接下来给大家介绍的第二种有线传输介质是同轴电缆，我们现在看到的是它的结构图是：

由内导体的铜制芯线，绝缘层网状编织的外导体屏蔽层以及坚硬的绝缘塑料外层来组成。

由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗干扰特性，比较适合于高速的数据传输。在计算机网络中所使用到的同轴电缆主要分为粗缆和细缆两种，两者的结构是相似的，只是直径不同。

粗缆传输距离较远，最远的话可以达到500米；

而细缆安装相对来说比较简单，造价比较低，但是它的传输距离比较近，一般的话是不超过185米。

在局域网发展的初期使用同轴电缆比较多，但是随着通信技术的发展，目前局域网中基本上都是使用双绞线和光纤作为传输介质，同轴电缆主要用于有线电视网的居民小区和家庭里面。

c.光纤

光纤是目前使用的最为广泛的传输介质，它通常是由非常透明的石英玻璃拉成细丝，非常容易折断，在施工的时候通常用到增加了塑料保护套管以及塑料的外皮以后所构成的光缆。

那为什么数据在光纤中能够以光信号的形式向前传播？它的基本原理就是和我们物理课上学到的全反射相关。实际上正如我们现在所看到的，当射到光纤表面的光线入射角大于某一个临界角度的时候就可以发生全反射，接着再发生全反射，就是通过这种不停的发生全反射来使信号能够向前传播。

因此当含有多条不同角度入射的光线，在一条光纤中传输，这种光纤就称之为多模光纤。

光纤的直径非常非常的细，比如只有一个光波长，大小那么光纤，就会像波导那样能够使光线一直向前直线传播，这种光纤就称为单模光纤。

从信号通过多模光纤前后的对比，我们可以看出信号经过多模光纤的传输以后有了一定程度的失真。

从信号通过单模光纤前后的对比，我们可以看出脉冲的形状基本上保持不变，所以单模光纤可以用于长距离的传输。

可见从性能上看，单模光纤明显优于多模光纤，但是价格也相对贵一些。与其他的传输介质相比，光纤具有通信容量大，传输距离远，串扰小信号，传输质量高，抗电磁干扰，保密性好等优点。

尽管光纤本身还存在着容易切断，连接操作技术复杂，不宜维护这样的缺点，但是我们也可以看出，由于光纤的原料为石英玻璃纱，原料丰富取之不尽，同时也节省了大量的有色金属。随着生产成本的日益降低，光缆已经成为目前全球信息基础设施的主要传输介质。

2.无线的传输介质

我们知道在交通不便，施工不便的地方，或者距离比较远的情况下，相对来说使用无线传输介质的成本就会比较低一些。

同时随着信息技术的发展，人们在运动中进行电话通信或者数据通讯的需求也是越来越大，也使得无线的传输介质使用范围越来越广泛。

a.无线电波

首先我们来了解一下无线电波这样的传输媒介，事实上我们现在通过wifi上网以及通过蓝牙耳机来接听电话等等，使用的都是无线电波来传输信号的。

无线电波是一个广义的概念，它可以在自由空间向各个方向传播信号，属于全向传播，而对于微波因为是把信号从一个微波站向下一个微波站去传播，所以属于是定向的传播。

无线电波的不同频段可用于不同的无线通信方式，比如蓝牙通信使用的频率范围是2400-2483.5兆赫兹，短波通信使用的频率范围是3-30兆赫兹，中波通信使用的频率范围是300-3000K赫兹。使用的频率越高，通信距离会越短。

b.地面微波

地面微波的工作频率范围一般是1-20G赫兹，它是利用无线电波在对流层的视距范围内进行传输。由于受到地形和天线高度的限制，两个微波站之间的距离一般是30-50公里，当用于这个长途传输的时候，中间必须要架设多个微波中继站。

每个中基站主要功能就是变频和放大，这种通讯方式就称为微波接力通信。所谓的地面微波就是指微波站架设在楼顶或者是山头上，如果微波站架设在空中就通信卫星上，那就变成了卫星微波。

c.卫星微波

通信卫星是现代电现代通信的重要的基础设施之一，它是被放在地球赤道上空相对静止的轨道上，与地球保持相同的转动周期，被称为同步通信卫星。那经过证明，只要在地球赤道上空的同步轨道上，我们等距离的去放置三棵间隔120度的卫星，就能基本上实现全球的通信。

实际上卫星通信是一个悬空的微波中继站，用于连接两个或者是多个卫星通信地球站。我们从图中我们可以看出，卫星通信是利用同步通信卫星来作为中继站去接收地面站送出的上行的频段的信号，然后以下行频段信号去转发其他地球站的一种通信方式，同步卫星发射出的电磁波能够辐射到地球上通信覆盖区的跨度可以达到18000多公里，所以卫星通信的最大特点就是通信距离远，并且通信费用和通信距离没有任何关系。

但同时联系到我们前面学习到的传播时延的概念，我们也发现它的缺点是传播时延会比较大，一跳它的传播时延约为270毫秒左右，因此利用卫星微波来运作数据传输的时候，必须要考虑到这样的一个特点。

d.红外线

最后我们再来简单了解一下红外线传输介质，我们家里面的各种遥控器，使用到的都是红外线。

红外线是波长介于微波和可见光之间的电磁波，红外线技术已经在计算机通信中得到的应用，比如在早期的笔记本电脑或者手机中会有一个红外接口，然后两台笔记本电脑或者手机可以近距离的去传输文件。

对于红外线链路，只需要一对收发器去调制不相干的红外光，然后在视线的距离的范围之内来进行传输，并且也具有很强的方向性，相信这一点大家会深有体会。另外它可以防止窃听插入数据等等，但对于环境的干扰会非常的敏感。

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