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| 網絡傳輸介質 | |
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網絡傳輸介質( network transmission medium )，是網絡中發送方與接收方之間的物理通路，它對網絡的數據通信具有一定的影響。常用的傳輸介質有:雙絞線、同軸電纜、光纖、無線傳輸媒介。[1]
簡介
網絡傳輸介質是指在網絡中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類。
⑴有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸到另一方，有線傳輸介質主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。
⑵無線傳輸介質指我們周圍的自由空間。我們利用無線電波在自由空間的傳播可以實現多種無線通信。在自由空間傳輸的電磁波根據頻譜可將其分為無線電波、微波、紅外線、激光等，信息被加載在電磁波上進行傳輸。[2]
不同的傳輸介質，其特性也各不相同。他們不同的特性對網絡中數據通信質量和通信速度有較大影響!
特性
任何信息傳輸和共享都需要有傳輸介質，計算機網絡也不例外。對於一般計算機網絡用戶來說，可能沒有必要了解過多的細節，例如計算機之間依靠何種介質、以怎樣的編碼來傳輸信息等。但是，對於網絡設計人員或網絡開發者來說.了解網絡底層的結構和工作原理則是必要的，因為他們必須掌握信息在不同介質中傳輸時的衰減速度和發生傳輸錯誤時如何去糾正這些錯誤。本節主要介紹計算機網絡中用到的各種通信介質及其有關的通信特性。
當需要決定使用哪一種傳輸介質時，必須將連網需求與介質特性進行匹配。這一節描述了與所有數據傳輸方式有關的特性。稍後，將學習如何選擇適合網絡的介質。通常說來，選擇數據傳輸介質時必須考慮5種特性(根據重要性粗略地列舉):吞吐量和帶寬、成本、尺寸和可擴展性、連接器以及抗噪性。當然，每種連網情況都是不同的;對一個機構至關重要的特性對另一個機構來說可能是無關重要的，你需要判斷哪一方面對你的機構是最重要的。
吞吐量和帶寬
在選擇一個傳輸介質時所要考慮的最重要的因素可能是吞吐量。吞吐量是在一給定時間段內介質能傳輸的數據量，它通常用每秒兆位(1 000 000位)或M b p s進行度量。吞吐量也被稱為容量，每種傳輸介質的物理性質決定了它的潛在吞吐量。例如，物理規律限制了電沿着銅線傳輸的速度，也正如它們限制了能通過一根直徑為1英寸的膠皮管傳輸的水量一樣，假如試圖引導超過它處理能力的水量這種膠皮管，最後只能是濺你一身水或膠皮管破裂而停止傳輸水。同樣，如果試圖將超過它處理能力的數據量沿着一根銅線傳輸，結果將是數據丟失或出錯。與傳輸介質相關的噪聲和設備能進一步限制吞吐量，充滿噪聲的電路將花費更多的時間補償噪聲，因而只有更少的資源可用於傳輸數據。帶寬這個術語常常與吞吐量交換使用。嚴格地說，帶寬是對一個介質能傳輸的最高頻率和最低頻率之間的差異進行度量;頻率通常用H z表示，它的範圍直接與吞吐量相關。例如，若F C C通知你能夠在8 7 0 ~ 8 8 0 M H z之間傳輸無線信號，那麼分配給你的帶寬將是1 0 M H z。帶寬越高，吞吐量就越高，如圖4 - 5所示。圖4 - 5中的情形是由於在一給定的時間段內，較高的頻率能比較低頻率傳輸更多的數據。在本章的後面部分，將介紹最通用的網絡介質的吞吐量特性。
摺疊成本 不同種類的傳輸介質牽涉的成本是難以準確描述的。它們不僅與環境中現存的硬件有關，而且還與你所處的場所有關。下面的變量都可能影響採用某種類型介質的最後成本。安裝成本:你能自己安裝介質嗎?或你必須僱傭承包商做這件事嗎?你是否需要折牆或修建新的管道或機櫃?你是否需要從一個服務提供商處租借線路。新的基礎結構相對於復用已有基礎結構的成本:你是否能使用已有的電線?在某些情況下安裝所有新的5類U T P;如果你能使用已有的3類U T P，電線將可以不用付費。假如僅僅替換基礎結構的一部分，它是否能輕易地與已有介質集成。維護和支持成本:假如復用一個已有介質基礎結構常常需要修理或改進，復用並不省任何錢。同時，假如使用了一種不熟悉的介質類型，可能需要花費更多卻僱傭一個技師維護它。你是否能自己維護介質，或你是否必須僱傭承包商維護它?因低傳輸速率而影響生產效率所付出的代價:如果你通過復用已有的低速的線路來省錢，你是否可能因為降低了生產率而遭受損失?換言之，你是否使你的員工在進行保存和打印報告或發送郵件時等待更長的時間?更換過時介質的成本:你是否選擇了要被逐漸淘汰或需迅速替換的介質?你是否能發現某種價格合理的連接硬件與你幾年前選擇的介質相兼容?
尺寸和可擴展性
三種規格決定了網絡介質的尺寸和可擴展性:每段的最大節點數、最大段長度、以及最大網絡長度。在進行布線時，這些規格中的每一個都是基於介質的物理特性的。每段最大節點數與衰減有關，即通過一給定距離信號損失的量有關。對一個網絡段每增加一個設備都將略微增加信號的衰減。為了保證一個清晰的強信號，必須限制一個網絡段中的節點數。
網絡段的長度也應因衰減受到限制。在傳輸一定的距離之後，一個信號可能因損失得太多以至於無法被正確解釋。在這種損失發生之前，網絡上的中繼器必須重發和放大信號。一個信號能夠傳輸並仍能被正確解釋的最大距離即為最大段長度。若超過這個長度，更易於發生數據損失。類似於每段最大節點數，最大段長度也因不同介質類型而不同。在一種理想的環境中，網絡可以在發送方和接收方之間實時傳輸數據，不論兩者之間相隔多遠。不幸的是我們沒有生活在一個理想的環境中。一個信號從它的發送到它的最後接收之間存在一個延遲。每個網絡都受這個延遲的支配。例如，當你在計算機上敲一個鍵將一個文件保存到網絡上時，文件的數據在它到達服務器的硬盤時必須通過網絡接口卡、網絡中的一個集線器或也可能是一個交換機或路由器、更多的電纜以及服務器的網絡接口卡。雖然電子傳輸迅速，它們仍然不得不經過傳輸這一過程。這個過程在你敲鍵的那一刻和服務器接收數據的那一刻之間必然存在一個短暫的延遲，這種延遲被稱時延。如同存在一個連通設備，如一路由器，接入設備的轉換時間將影響時延，所使用的電纜的長度也將影響時延。但是，僅僅當一個接收節點正期望接收某種類型的數據時，如它已開始接收的數據流的剩餘部分，時延的影響將可能成為問題。假如該接收節點未能接收數據流的剩餘部分，它將認為沒有更多的數據輸入，這將導致網絡上的傳輸錯誤。同時，當連接多個網絡段時，也將增加網絡上的時延。為了限制時延並避免相關的錯誤，每種類型的介質都標定一個最大連接段數。
連接器
連接器是連接電線纜與網絡設備的硬件。網絡設備可以是一個文件服務器、工作站、交換機或打印機。每種網絡介質都對應一種特定類型的連接器。所使用的連接器的種類將影響網絡安裝和維護的成本、網絡增加段和節點的容易度，以及維護網絡所需的專業技術知識，用於U T P電纜的連接器(看上去更像一個大的電話線連接器)在接入和替換時比用於同軸電纜的連接器的插入和替換要簡單得多，U T P電纜連接器同時也更廉價並可用於許多不同的介質設計。在本章後面部分將對不同介質所需的連接器作更多的討論。
抗噪性
正如前面提到的，噪聲能使數據信號變形。噪聲影響一個信號的程度與傳輸介質有一定關係。某些類型的介質比其他介質更易於受噪聲影響。無論是何種介質，都有兩種類型的噪聲會影響它們的數據傳輸:電磁干擾(E M I)和射頻干擾(R F I)。E M I和R F I都是從電子設備或傳輸電纜發出的波。發動機、電源、電視機、複製機、熒光燈以及其他的電源都能產生E M I和R F I。R F I也可由來自廣播電台或電視塔的強廣播信號產生。
對任何一種噪聲，你都能夠採取措施限制它對網絡的干擾。例如，可以遠離強大的電磁源進行布線。如果環境仍然使網絡易受影響，應選擇一種能限制影響信號的噪聲量的傳輸。電纜可以通過屏蔽、加厚、或抗噪聲算法獲得抗噪性。假如屏蔽的介質仍然不能避免干擾，你可以使用金屬管道或管線以抑制噪聲並進一步保護電纜