第2章 数据通信基础(物理层)课件.ppt

第2章数据通信基础(物理层) ?介质空气、书信、驿站?电报 1835 , 1837 莫尔斯电磁电报 1892 ,马可尼无线电报?电话 1 876 ,贝尔电话机 1878 ,人工电话交换机 1892 ,史瑞乔自动电化交换机电话电报开始了近代通信的历史,几百年;发挥了极其重要的作用; 20世纪 30 年代,信息论、调制论、预测论、统计论一系列的突破; 20世纪 50 年代,载波传输、电话、电报通信系统; 元件、光纤、收音机、电视机、计算机,广播电视、数字通信业大发展; 目前已形成数字传输、程控电话交换通信为主,其他非语音通信为辅的综合电信通信系统;并且日益与计算机、电视等其他技术融合。中国 1880 年,由丹麦人在上海创办第一个电话局。 数据通信的传输介质信道是指以传输介质为为基础的信号通路,它是传输数据的物理基础。有线传输介质: 包括双绞线、同轴电缆和光纤。无线传输介质: 包括无线电、微波、卫星、移动通信等各种通信介质。 双绞线( twisted pair) 每一对双绞线由绞合在一起的相互绝缘的两根铜线组成,每根铜线的直径大约 1mm。减少电磁干扰,提高传输质量。电话线就是双绞线。双绞线可以用于传输模拟传输或数字传输。计算机局域网中经常使用的双绞线有屏蔽和非屏蔽之分。屏蔽双绞线(STP ,Shielded Twisted Pair) : 抗干扰性好,性能高, 用于远程中继线时,最大距离可以达到十几公里。但成本也较高, 所以一直没有广泛使用。非屏蔽双绞线(UTP ,Unshielded Twisted Pair) : 非屏蔽双绞线的传输距离一般为 100 米由于它较好的性能价格比,目前被广泛使用。非屏蔽双绞线有 1、2、3、4、5五类,常用的是 3类线和 5类线, 5类线既可支持 100 Mbps 的快速以太网连接,又可支持到 150 Mbps 的ATM 数据传输,是连接桌面设备的首选传输介质。双绞线最便宜的传输媒介易受环境中电信号的干扰通常用于较短距离的连接 2. 2. 2 同轴电缆( coaxial cable) 同轴电缆由同轴的内外两个导体组成,内导体是一根金属线,外导体是一根圆柱形的套管,一般是细金属线编制成的网状结构,内外导体之间有绝缘层。如图。另外,同轴电缆的两端需要有终结器(用50欧姆或 75欧姆的电阻连接内外导体),中间连接需要收发器、T形头、筒形连接器等器件。同轴电缆基本结构示意图同轴电缆支持点到点连接,也支持多点连接。分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆一般用于二进制数据信号的传输,多用于计算机局域网;宽带同轴电缆主要用于高带宽数据通信,支持多路复用。基带同轴电缆又分为粗缆和细缆。粗缆多用于局域网主干,支持 2500 米的传输距离,可以连接数千台设备,但其价格较高;细缆多用于与用户桌面连接,级连使用可支持 800 米的传输距离,但一般不超过 180 米,可以连接数千台设备。基带同轴电缆的最大优点是抗干扰性强,而且支持多点连接。缺点是物理可靠性不好,在公用机房、教学楼等人员嘈杂的地方,极易出现故障,而且一点发生故障,整段局域网都无法通信,所以基本已被非屏蔽双绞线所取代。绝缘层绝缘层内导体(铜芯) 外导体(编织状) 外保护层(塑料) 外保护层(塑料) 外导体(编织状)同轴电缆比较便宜绝缘层保护外层绝缘层外导体 光缆( optical fiber) 光纤即光导纤维。利用光导纤维作为光的传输介质,以光波为信号载体的光纤通信,只 20/30 年的历史。 1960 年, 美MAINMAN ,红宝石激光器 1966 年, 英籍华人高锟( C。K。KAO )博士提出, Sio2 石英玻璃制成光纤,低消耗 1970 年, 美国康宁公司制出了损耗为 20分贝的光纤。 1、光纤通信的原理见图, 入射角∠1∠2∠3逐渐增大, ∠1’∠2’是折射角,当入光纤通信的原理,是基于光线由光密介质进入光疏介质时, 在入射角足够大的情况下会发生全反射的特性射角达到∠3时,发生全反射,即光波能量几乎全部反射, 这样才可以达到长距离高速传输的目的。入射光 1 1'2 2' 折射光折射光反射光 3 光密介质光疏介质光纤通信的原理 2. 室外光缆和室内光纤光纤传输介质有室外光缆和室内光纤之分室外光缆,主要用于室外环境,可以架空或走地下管道。由于室外光缆所处环境比较恶劣,需要防水、防晒、防压、防化学侵蚀等,所以需要有很好保护,其结构如图所示。室外光缆室内光纤, 主要用于室内,单根光纤加上稍许保护材料。光波在纤芯上传播。纤芯是一种直径 50到100 微米的柔软的光导介质,成分主要是二氧化硅。在折射率较高的纤芯外面,由折射率