计算机网络通信设备及通信技术详解

计算机网络是计算机技术和通信技术相互渗透、密切结合的产物。计算机网络的应用正在从各个方面改变着人们的工作和生活方式，在经济、政治、文化、军事、科学研究、教育等各个领域都发挥出越来越重要的作用。

（一）计算机网络互联设备概述

1.计算机网络传输介质简介

计算机网络传输介质是计算机网络连接设备间的中间介质，也是信号传输的媒体，常用的计算机网络传输介质有：

（1）双绞线（Twisted-Pair）

双绞线是现在最普通、使用最多的传输介质，它由两条相互绝缘的铜线组成，典型直径为1毫米。两根线绞接在一起是为了防止其电磁感应在邻近线对中产生干扰信号。现行双绞线电缆中一般包含4个双绞线对，具体为白橙、橙、白蓝、蓝、白绿、绿、白棕、棕。

双绞线根据性能又可分为5类、超5类、6类和7类，现在常用的为超5类非屏蔽双绞线，其频率带宽为100MHz，能够可靠地运行4MB、8MB和16MB的网络系统。当运行100MB以太网时，可使用屏蔽双绞线以提高网络在高速传输时的抗干扰特性。6类、7类双绞线分别可工作于200MHz和600MHz的频率带宽之上，且采用特殊设计的RJ45插头（座）。

（2）同轴电缆（Coaxial Cable）

广泛使用的同轴电缆有两种：一种是阻抗为50Ω（指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比）的同轴电缆，用于数字信号的传输，即基带同轴电缆；另一种是阻抗为75Ω的同轴电缆，用于宽带模拟信号的传输，即宽带同轴电缆。

同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。

（3）光导纤维（Optical Fiber）

光导纤维是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质，有单模光纤和多模光纤之分。

光纤为圆柱状，由3个同心部分组成——纤芯、包层和护套，每一路光纤包括两根，一根接收，一根发送。用光纤作为网络介质的LAN技术主要是光纤分布式数据接口（Fiber-optic Data Distributed Interface，FDDI）。与同轴电缆比较，光纤可提供极宽的频带且功率损耗小、传输距离长（2公里以上）、传输率高（可达数千Mbps）、抗干扰性强（不会受到电子监听），是构建安全性网络的理想选择。

目前，光导纤维的使用越来越多，随着技术的不断进步，光导纤维的性能也越来越高。

（4）微波传输和卫星传输

微波是利用自由空间作为信息传输的信道。微波对于大小比其波长长度小的障碍物，可以不受丝毫的干扰就可以传输过去，所以微波在很多场合可以很方便地进行数据传输。

目前，微波应用于计算机网络通信正形成一种趋势。

2.网络互联设备

路由器（Router）是用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。路由器是属于网络应用层的一种互联设备，只接收源站或其他路由器的信息，它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器分本地路由器和远程路由器，本地路由器是用来连接网络传输介质的，如光纤、同轴电缆和双绞线；远程路由器是用来与远程传输介质连接并要求相应的设备，如电话线要配调制解调器，无线要通过无线接收机和发射机。

3.应用互联设备(www.xing528.com)

在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关的功能体现在OSI模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。由于协议转换是一件复杂的事，一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。

网关和多协议路由器（或特殊用途的通信服务器）组合在一起可以连接多种不同的系统。和网桥一样，网关可以是本地的，也可以是远程的。

目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。

（二）网络通信技术概述

1.数据通信系统的组成

数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成，如图3-3所示。

图3-3　数据通信系统组成

2.有关传输的概念

（1）传输信道

传输信道是通信系统必不可少的组成部分。目前数据通信中所使用的多为有线信道，主要有：直接利用传输媒体的实线信道（如局域网中）；经调制解调器的频分信道（如部分地区用户线路中）；时分信道。由于光纤通信技术的发展，现在绝大部分的数据传输在时分信道上，以同步数字体系SDH方式传输。

（2）传输方式

数据传输按信息传送的方向与时间可以分为：单工、半双工、全双工三种传输方式，如图3-4所示。

图3-4　单工、半双工、全双工示意图

（3）多路复用

为了提高信道的利用率，在数据的传输中组合多个低速的数据终端共同使用一条高速的信道，这种方法称为多路复用，常用的复用技术有频分复用和时分复用。

频分复用是将物理信道上的总带宽分成若干个独立的信道（即子信道），分别分配给用户传输数据信息，各子信道间还略留一个宽度。

时分复用是将一条物理信道按时间分成若干时间片轮流地分配给每个用户，每个时间片由复用的一个用户占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。