不同传输介质的特点及应用场景

传输介质是网络中传输数据，连接各网络节点的实体，可以分为有线传输介质和无线传输介质两大类。

有线传输介质是利用金属、玻璃纤维以及塑料等导体传输信号，如双绞线、同轴电缆和光纤等；无线传输介质不利用导体，信号完全通过空间从发射器发射到接收器，如微波通信、卫星通信、红外通信等。

（一）有线传输介质

1.双绞线

把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就构成了双绞线。双绞线是局域网最基本的传输介质，由具有绝缘保护层的4对8线芯组成，每两条按一定规则缠绕在一起，称为一个线对，各个线对绞和的目的是为了使各线对之间的电磁干扰最小。双绞线一般用于星型拓扑网络的布线连接，两端安装有RJ-45头（俗称水晶头）。RJ-45接头用于连接网卡与交换机，网线长度最大为100m。如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，连接5个网段，最大传输范围可达500 m。

常用的双绞线，根据其电气性能，可以分为以下六类：

（1）三类线：指目前在ANSI（美国国家标准学会）和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbit/s的数据传输，主要用于10base-T网络。

（2）四类线：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率为16Mbit/s的数据传输，主要用于基于令牌网和10base-T/100base-T网络。

（3）五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率带宽为100MHz，传输速率为100Mbit/s，用于语音传输和最高传输速率为100Mbit/s的数据传输，主要用于10base-T/100base-T网络，这是最常用的以太网电缆。

（4）超五类线：超五类双绞线属非屏蔽双绞线，与普通五类双绞线比较，超五类双绞线在传送信号时衰减更小，抗干扰能力更强，在100M网络中，用户设备的受干扰程度只有普通五类线的1/4，性能得到很大提高。

（5）六类线：该类电缆的传输频率为1～250MHz，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类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）七类线：该类电缆主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展，它不再是一种非屏蔽双绞线，而是一种屏蔽双绞线，线缆最高频率带宽为600MHz，传输速率可达10Gbps。

2.同轴电缆

同轴电缆是局域网中较早使用的传输介质，主要用于总线型拓扑结构的布线，它以单根铜导线为内芯（内导体），外面包裹一层绝缘材料（绝缘层），外覆密集网状导体（外屏蔽层），最外面是一层保护性塑料（外保护层），其结构如图5-12所示。

图5-12　同轴电缆结构图

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图5-13　光纤结构图

同轴电缆有75Ω同轴电缆和50Ω同轴电缆两种。75Ω同轴电缆常用于CATV（有线电视）网，故称为CATV电缆；50Ω同轴电缆主要用于在数据通信中传输数字信号，因此又称为基带同轴电缆。

3.光纤和光缆

光纤（光导纤维）由纤芯、包层和涂覆层组成，如图5-13所示。纤芯位于光纤的中心部位，由非常细的玻璃（或塑料）制成；包层位于纤芯的周围，是一个玻璃（或塑料）涂层；涂覆层是光纤的最外层为涂覆层，包括一次涂覆层、缓冲层和二次涂覆层，由分层的塑料及其附属材料制成。

图5-14　光缆横截面

因为光纤本身比较脆弱，所以在实际应用中都是将光纤制成不同结构形式的光缆。光缆是以一根或多根光纤或光纤束制成，符合光学机械和环境特性的结构。光缆横截面如图5-14所示。

（二）无线传输介质

1.微波通信

微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，频率范围为2～40GHz。微波通信与通常的无线电波不一样，是沿直线传播的，由于地球表面是曲面，微波在地面的传播距离与天线的高度有关，天线越高距离越远，但超过一定距离后就要用中继站来接力，如图5-15所示。两微波站的通信距离一般为30～50km，长途通信时必须建立多个中继站。中继站的功能是变频和放大，进行功率补偿，逐站将信息传送下去。

图5-15　微波通信示意图

图5-16　卫星通信示意图

2.卫星通信

卫星通信是以人造卫星为微波中继站，它是微波通信的特殊形式。卫星接收来自地面发送站发出的电磁波信号后，再以广播方式用不同的频率发回地面，为地面工作站接收，如图5-16所示。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制。一个同步卫星可以覆盖地球的1/3以上表面，3个这样的卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。