Download
1 / 44
440 likes | 544 Vues
传输媒体. 传输媒体. 什么是媒体 ?. 决定网络特性的主要技术. 传输数据的传输媒体 连接各种设备的拓扑结构 共享资源的媒体访问控制方法. 媒体是用于负载传输信息的物理性媒体。. 铜. 玻璃. 保真度：表示将接收到的信号与发出的信号进行比较，两者之间的差异有多大。. 光子是光的基本构成单元。. 光纤和铜线都需要一根线缆连接计算机. 传输媒体. 传输媒体. 什么是媒体 ?. 红外线. 红外线是一种“视线”技术不能穿透墙壁. 可通过空气顺利地收发数据。. 无线电. 微波. 无线电波可穿透墙壁到达任何线缆达不到的地方。. 微波是频率较高的无线电波。.
E N D
传输媒体 • 传输媒体 • 什么是媒体? 决定网络特性的主要技术 • 传输数据的传输媒体 • 连接各种设备的拓扑结构 • 共享资源的媒体访问控制方法 媒体是用于负载传输信息的物理性媒体。 • 铜 • 玻璃 保真度：表示将接收到的信号与发出的信号进行比较，两者之间的差异有多大。 光子是光的基本构成单元。 光纤和铜线都需要一根线缆连接计算机
传输媒体 • 传输媒体 • 什么是媒体? • 红外线 红外线是一种“视线”技术不能穿透墙壁 可通过空气顺利地收发数据。 • 无线电 • 微波 无线电波可穿透墙壁到达任何线缆达不到的地方。 微波是频率较高的无线电波。 无线电波向各个方向传播； 微波传送集中于某个方向； • 传输媒体(通信媒体) 计算机用以收发电子信号的物理路径。
传输媒体 • 传输媒体 • 传输媒体的分类 • 引导性媒体(线缆媒体) 电磁波沿着一个固态媒体传播。 例如：金属导体、玻璃或plastic 。 • 非引导性媒体(无线媒体) 提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。 例如：大气层、外层空间。
f(Hz)100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 Radio Micro- wave infrared UV X-ray Gamma ray 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016 双绞线 卫星 光纤 同轴电缆 陆地微波 AM无线 FM无线 TV Band LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF • 传输媒体 • 传输媒体 • 传输媒体的特点 可见光 电磁频谱及在通信中的使用
传输媒体 • 传输媒体 • 传输媒体的特点 • 费用 • 安装 与性能及可用资源进行权衡 • 容量及传输特性 • 衰减 要么被吸收要么传向错误方向(辐射)。 媒体容量：带宽 传输特性：模拟/数字信号 调制技术 • 连通性与最大距离 • 电磁干扰(EMI) “噪声” 、 “窃听” 连通性：点到点/多点连接； 最大距离：网上各站点间的最大距离
传输媒体 • 有线媒体 • 双绞线 双绞线使用一对或多对缠线在一起的铜芯电线传输信号。 外套 箔屏蔽 导线 绝缘材料 编织带屏蔽
数据传输率＜4Mbps 最高传输率为16Mbps 数据传输率达20Mbps 数据级电缆 1类、2类： 3类： 4类： 5类： Hub • 传输媒体 • 有线媒体 • 双绞线 • 非屏蔽双绞线(UTP ，Unshielded Twisted Pair)
传输媒体 • 有线媒体 • 双绞线 • 屏蔽双绞线(STP ，Shielded Twisted-Pair) 在电线与外部塑料套之间有一个屏蔽层。 STP比UTP和细同轴电缆高；但低于粗同轴电缆 • 费用 • 安装 • 传输特性 • 容量 • 衰减 • EMI 可传模拟/数字信号； UTP数据率1～155Mbps； STP理论速度达500Mbps； 单段电缆最长100m； UTP易受电磁干扰的影响； STP降低了由EMI造成的影响；
塑料外套 屏蔽层 绝缘层 铜芯 • 传输媒体 • 有线媒体 • 同轴电缆(Coaxial cable) 两种导体共享同一根中心轴： 铜芯 绝缘层 屏蔽层 塑料外套 • 50Ω，RG-11 • 50Ω，RG-58 • 75Ω，RG-6/RG-11 • 75Ω，RG-59 基带传输 电阻(阻抗)：引导或改变电流的能力。 宽带传输
AUI 电缆 以太网 粗缆 收发器 终止器 • 传输媒体 • 有线媒体 • 同轴电缆(Coaxial cable) • 粗同轴电缆 • 网卡 • 收发器(transceiver) • 连接单元接口(AUI)电缆 • 终止器 包含一个电阻连接着电缆中的中心线与屏蔽物。当电子信号到达终止器时，这个信号被丢弃。
以太网 细缆 BNC 连接器 • 传输媒体 • 有线媒体 • 同轴电缆(Coaxial cable) • 细同轴电缆 • 安装及运行比粗缆便宜 • 不需要AUI电缆连接网卡与通信媒体 • 不需要外部收发器 • 使用BNC连接器直接连接每台计算机
传输媒体 • 有线媒体 • 同轴电缆(Coaxial cable) • 同轴电缆特点 • 费用 安装 采用终止措施； 细缆＜STP和第五类UTP； 粗缆＞STP和第五类UTP； 但均＜光纤； • 节点容量 • 传输特性 细缆单段最多节点数30； 单段电缆最长185m； 粗缆单段最多节点数100； 单段电缆最长500m； 50Ω电缆仅用于数字传输； 曼彻斯特编码；数据率10M； 有线电视电缆可传模拟和数字信号； • 衰减 • EMI 同轴电缆传送的信号仍会衰减，但衰减的速度比双绞线慢。
塑料外套 外壳 塑料外套 封套(玻璃) 封套(玻璃) 核芯(玻璃) 核芯(玻璃) • 传输媒体 • 有线媒体 • 光纤 传输的是光信号，而不是电信号。 光源为发光二极管(LED)和激光。
传输媒体 • 有线媒体 • 光纤 • 光纤分类 • 单模光纤 • 多模光纤 光纤的直径只有一个光的波长。 一条光纤中传输不同入射角度的光线 • 光电信号的转换 • 接收端 • 发送端 接收到光脉冲后，由PIN二极管或光电管将其变回电子信号。 单模光纤用“注入型激光二极管”生成光脉冲；多模光纤用“发光二极管”生成光脉冲；
传输媒体 • 有线媒体 • 光纤 • 传输特性 安装 • 费用 需要特殊的工具和知识 费用最高 • 传输特性 • 节点容量 只能传模拟信号 EMI • 衰减 不易受到电磁干扰 不会向外泄漏信号 抗衰能力强
基站覆盖的无线电区域 基站 • 传输媒体 • 无线媒体 • 无线电 频率范围在10kHz~1GHz之间。 射频信号的能量可由天线和收发器决定。 • 能穿透墙壁，也可到达普遍网络线无法到达的地方。 • 不受雪、雨天气的干扰。 • 可全方向广播，也可定向广播。
传输媒体 • 无线媒体 • 无线电 • 无线电的分类 • 低能/单频 • 高能/单频 单频收发器只能在一个频率下工作； 作用范围在20～30m； 与低能/单频传输类似，可覆盖更大的范围。 • 扩展频谱 使用与其他无线电相同的频率。 但不是只使用一个频率，而是同时使用多个频率。
卫星微波系统 • 地面系统 在定向抛物线和天线之间传输信号。 利用定向抛物线在较低的GHz范围内收发信号。 50km 50km • 传输媒体 • 无线媒体 • 微波 微波是频率较高的无线电波。利用了电磁频谱的较低GHz级频率。
广播 • 点—点 将信号扩展到一个更广的区域，允许信号由几个接收器同时接收。 红外线光束可高度集中，并朝特定的方向发射； • 传输媒体 • 无线媒体 • 红外线 利用红外光波传送信号。采用电磁频谱的THz范围。发光二极管或激光二极管用于发射信号；光电管则能接收信号。 ）））））） ））））） ））））） • 信号不能穿透墙壁等物体 ））））） ））））））） ）））））） • 易受强烈光源的影响
传输媒体 有线 无线 双绞线 同轴电缆 光纤 无线电 微波 红外线 50 70 UTP STP 单模 多模 • 传输媒体 影响选择媒体的因素：成本、数据速率&带宽、距离。 网卡 收发器 终止器 T型连接器
拓扑结构 网络拓扑(Topology)：网络中计算机相互连接的方式。 • 费用低 • 灵活性 • 可靠性 选择拓扑结构应考虑主要因素
双向传送 • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 拓扑形式 共享总线 总线拓扑是一种“无源”拓扑。 • 需要某种方法指明每次传送的目标站点 • 需要某种形式的访问控制策略决定媒体的使用 给每个站点分配一个唯一的地址 发送帧的帧头包含源地址和目的地址
A A A A B B B C C C A A • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 工作过程
集中式轮询 控制站依次询问总线上的站点是否有信息发送; 每个站可以发送信息的大小或时间长短由控制站决定; • 分布式轮询 这是一种令牌传递机制。 只有拥有token的站才能发信息。 • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 访问策略 • 轮询(polling) • 竞争技术(contention) 每个站随机地试图访问媒体。典型代表为CSMA/CD。
拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 同轴电缆的LAN传输技术 基带(baseband) 宽带(broadband) 数字信令 模拟信令 全部带宽被单个信号 可FDM —多个信道 占用—无FDM 用于数据、音频和视频 双向 单向 总线拓扑 总线或树型拓扑 范围可达几公里 范围可达几十公里
包被双向传送 • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 • 基带系统 基带指以信号原有的形式，不经调制进行传输。 包被吸收 包被吸收 曼彻斯特或差分曼彻斯特编码； 不能频分复用； 传输是双向的；
拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 IEEE802.3关于10Mbps基带同轴电缆LAN总线的规范 10BASE5 10BASE2 10Mbps 185m 1000m 30 0.5m 0.25in 数据速率 段的最大长度 网络覆盖范围 每段的节点数 节点间的间隔 电缆直径 10Mbps 500m 2500m 100 2.5m 0.4in 基带同轴电缆系统使用特定的50Ω电缆。
拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 中继器 物理上的星型 逻辑上的总线
拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 • 宽带系统 宽带指具有比话音信道(4KHz)带宽更宽的信道。 一般指有能力进行FDM传输的系统。 宽带能比基带达到更大的距离(数十公里)； 本质上是单向媒体，加入媒体的信号只能沿一个方向传播； 需要两条数据通路，这两条通路在网络的某一点上被连接在一起，该点称之为头端 (headend)。 • 所有站沿着一条指向头端(入站)的通路上发送 • 头端将传来的信号沿另一条背离头端(出站)的通路传播 • 所有站都在该出站通路上进行接收
在f1上发送 在f2上接收 头端频率 转换器 • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 • 分频(Split)宽带系统 入站和出站通路是同一电缆上的不同频带。 模拟装置 (frequency translator) 将信号转换到一个新的频带上再发送; 变频器 将模拟信号恢复成数字数据; 在新的频带上发送经过“净化”的数据; 数字装置 (remodulator)
在f1上接收 无源头端 在f1上发送 • 拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 • 双电缆(Dual)宽带系统 入站和出站通路都是单独的电缆； 头端只是连接两根电缆的无源连接器； 站的发送和接收都在相同的频率上进行;
拓扑结构 • 总线拓扑 • 传输技术 • 总线拓扑的优点 • 只需很短的电缆长度； • 可靠性高; • 易于扩充; • 总线拓扑的缺点 • 网络过载将放慢网络的速度 • BNC连接器削弱电子信号 • 故障诊断困难 • 故障隔离困难 • 中继器配置 • 终端必须是智能的
共享媒体 中继器 • 拓扑结构 • 环形拓扑 • 拓扑形式 每个站点通过中继器与网络连接。 • 中继器逐位从一条链路上接收数据；以同样的速率把数据传送到另一条链路上； • 链路是单向的; (顺时针或逆时针) • 当一帧绕环运行时，目标站点识别出自己的地址将帧拷贝至自己的缓冲区；该帧继续绕环传送，回到源站点，被移出环 “有源”网络 无需“终止”措施
A A A • 拓扑结构 • 环形拓扑 • 工作过程 例：C给A发送一帧 B C B C A D A D A (a) C发送 (b) B忽略 B C B C D A D A (c) A拷贝 (d) C吸收
拓扑结构 • 环形拓扑 • 环的基本功能 • 数据插入 • 数据接收 中继器作为数据插入的设备连接点。 根据帧包含的目标地址确定是否拷贝。 • 数据清除 好处：第一允许自动确认 第二允许组播 缺点：浪费环的频带 由目的站清除； 由发送站清除； • 中继器的功能和状态 监听态 发送态 旁路态 • 把经过的数据向下传递 • 为站点发送和接收数据提供访问点
拓扑结构 • 环形拓扑 • 媒体访问控制策略 令牌环(Token Ring)：“令牌传递(token passing)”机制。 Token：一个特殊的短报文，它围绕环传递。直至到达希望向其他站点发送信息的某个站点。 • 环中只有一个token在循环发送； • 任何一个站要发送数据 必须等待循环的token经过该站； • 从环中删除数据可在目的站进行，或者在发送站进行; • 相关问题 • 当站点获得token后能发送的报文数目 • 控制token的形式和位置 • 发送站何时将token释放给下一站点
A A A • 拓扑结构 • 环形拓扑 • 媒体访问控制策略 例：C给A发送一帧 B C B C D A D A (b) C发送帧 (a) C等待token的到来 B C B C D A D A (c) A拷贝 (d) C吸收并释放token
拓扑结构 • 环形拓扑 • 示例 例1：FDDI(fiber distributed data interface) 外环用于数据 自恢复网络 内环在故障时才用
拓扑结构 • 环形拓扑 • 优点 • 缺点 • 可靠性差 • 难以进行故障诊断 • 不易重新配置网络 • 规模受到限制 • 初始化和恢复 • 时延抖动 优化环结构 • 公平性 • 稳定性 • 传输距离长 • 所需电缆长度短 • 适用于光纤 • 媒体多样性 • 容易解决地址冲突 • 差错隔离和故障恢复简单 软件 锁相环 弹性缓冲 “装满钥匙的口袋” : 需要对每个节点进行检测才能找到故障点
集线器、交换机、路由器 • 拓扑结构 • 星形拓扑 • 拓扑形式 所有计算机都通过线缆连到一个中心位置，在这个中心位置用一个设备（星形耦合器）将所有线缆连接起来。 • 转发给其他计算机 • (广播式星形网络) • 只发给目标节点 • (交换式星形网络)
拓扑结构 • 星形拓扑 • 集线器分类 • 有源Hub(Active Hub) “多端口中继器” 重新生成电子信号发给与己连接的所有机器。 有源Hub和交换机需要电源才能工作。 • 无源Hub(passive Hub) 无源Hub不需要电源即可工作。 不能放大或重新生成信号。 • 智能Hub(Intelligent hub) 自带微处理器 除了普通的信号再生功能外，还提供网络管理和智能路由选择功能。
中间集线器 IHub N输入 N 输出 头端集线器 N输入 N 输出 • 拓扑结构 • 星形拓扑 • 双级配置 HHub
拓扑结构 • 星形拓扑 • 优点 • 便于修改或添加新节点 • 便于实现网络的集中监视与管理 • 单台机器的故障不会影响整个网络 • 单一网络可包含多种线缆类型 • 访问协议简单 • 缺点 • 单个故障点 • 比其他网络拓扑需要更多的线缆
拓扑结构 顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。 • 树形拓扑 Headend 宽带同轴电缆(75Ω) 当节点发送时，根接收该信号；重新广播发送到全网。
