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1、1第3章 计算机网络设备问题问题原由原由在计算机网络中，联网的计算机要通过传输。在计算机网络中，联网的计算机要通过传输。本章本章讨论通信子网中的网络设备和传输介质，介绍讨论通信子网中的网络设备和传输介质，介绍他们的特性和工作原理他们的特性和工作原理。教学教学重点重点能力能力要求要求掌握：掌握：计算机网络体系结构的基本概念、计算机网络体系结构的基本概念、IPIP地址、地址、 子网技术、域名地址的使用等。子网技术、域名地址的使用等。熟悉：熟悉：OSI/RMOSI/RM参考模型、参考模型、TCP/IPTCP/IP模型模型。了解：了解：OSI/RMOSI/RM与与TCP/IPTCP/IP的相同点和不同
2、点。的相同点和不同点。23.1 传输介质传输介质 3.5 无线网络设备无线网络设备 3.4 网络层上的网络设备网络层上的网络设备 3.3 数据链路层上的网络设备数据链路层上的网络设备 3.2 物理层上的网络设备物理层上的网络设备33.1 传输介质 网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为介质分为有线传输介质有线传输介质和和无线传输介质无线传输介质两大类。两大类。（1 1）有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连）有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主接部分，它能
3、将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有要有双绞线、同轴电缆和光纤双绞线、同轴电缆和光纤。（2 2）无线传输介质指我们周围的自由空间。我们利用无线）无线传输介质指我们周围的自由空间。我们利用无线电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。在自由空间电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。在自由空间传输的电磁波根据频谱可将其分为传输的电磁波根据频谱可将其分为无线电波、微波、红外线无线电波、微波、红外线、激光等、激光等，信息被加载在电磁波上进行传输，信息被加载在电磁波上进行传输4双绞线双绞线v双绞线（双绞线（Twisted Twisted PairPair）是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格
4、互相缠绕（一般以逆时针缠绕）在一起而制成的一种通用配线，属于信息通信网络传输介质。5双绞线的基本原理双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质。 双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成。采用这种双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成。采用这种方式，不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰方式，不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰, ,也可以降也可以降低多对绞线之间的相互干扰。低多对绞线之间的相互干扰。 把两根绝缘的导线互相绞在一起，干扰信号作用在这两根把两根绝缘的导线互相绞在一起，干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的（这个干扰信号叫
5、做共模信相互绞缠在一起的导线上是一致的（这个干扰信号叫做共模信号），在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除，从而提号），在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除，从而提取出有用信号（差模信号）。取出有用信号（差模信号）。6种类1 1、按照屏蔽层的有无分类、按照屏蔽层的有无分类双绞线分为屏蔽双绞线双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair(Shielded Twisted Pair，STP)STP)与与非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair(Unshielded Twisted Pair，UTP)UTP)屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之
6、间有一个金属屏屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层。蔽层。2 2、按照线径粗细分类、按照线径粗细分类双绞线常见的有双绞线常见的有3 3类线，类线，5 5类线和超类线和超5 5类线，以及最新的类线，以及最新的6 6类线类线，前者线径细而后者线径粗，前者线径细而后者线径粗随着网络技术的发展和应用需求的提高，双绞线这种传输介质标准也得到随着网络技术的发展和应用需求的提高，双绞线这种传输介质标准也得到了一步步的发展与提高。从最初的一、二类线，发展到今天最高的七类线了一步步的发展与提高。从最初的一、二类线，发展到今天最高的七类线，而且据悉这一介质标准还有继续发展的空间。在这些不同的标准中
7、，它，而且据悉这一介质标准还有继续发展的空间。在这些不同的标准中，它们的传输带宽和速率也相应得到了提高，七类线已达到们的传输带宽和速率也相应得到了提高，七类线已达到600 MHz600 MHz，甚至，甚至1.2 1.2 GHzGHz的带宽和的带宽和10 Gbps10 Gbps的传输速率，支持千兆位以太网的传输。的传输速率，支持千兆位以太网的传输。7优点1. 传输距离远、传输质量高。传输距离远、传输质量高。由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术，极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的由于在双绞线收发器中采用了先进的处理技术，极好地补偿了双绞线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图
8、象的亮度和色彩以及实时性，在传输距离衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图象的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到达到1km或更远时，图象信号基本无失真。如果采用中继方式，传输距离会更远。或更远时，图象信号基本无失真。如果采用中继方式，传输距离会更远。2. 布线方便、线缆利用率高。布线方便、线缆利用率高。一对普通电话线就可以用来传送视频信号。另外，楼宇大厦内广泛铺设的一对普通电话线就可以用来传送视频信号。另外，楼宇大厦内广泛铺设的5类非屏蔽双类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无须另外布线，即使是重新布线，绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无须另外布线，即使是重新布线，5类缆
9、也类缆也比同轴缆容易。此外，一根比同轴缆容易。此外，一根5类缆内有类缆内有4对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号，提高了线缆利用的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。3. 抗干扰能力强。抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极好的图象信号。双绞线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞线也能传送极
10、好的图象信号。而且，使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。而且，使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。4. 可靠性高、使用方便。可靠性高、使用方便。利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。利用双绞线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞线传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，也无太多的操作，这种双绞线传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，也无太多的操作，一次安装，长期稳定工作。一次安装，长期稳定工作。5. 价格便宜，取材方便。价格便宜，取材方便
11、。购买容易，而且价格也很便宜，给工程应用带来极大的方便购买容易，而且价格也很便宜，给工程应用带来极大的方便8同轴电缆v同轴电缆同轴电缆(Coaxial)(Coaxial)是是指有两个同心导体，而指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。料的护套包住。9优缺点同轴电缆的优点是同轴电缆的优点
12、是 可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信而其缺点也是显而易见的：而其缺点也是显而易见的： 一是体积大，细缆的直径就有一是体积大，细缆的直径就有3/83/8英寸粗，要占用电缆管英寸粗，要占用电缆管道的大量空间；道的大量空间； 二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；缆结构，阻止信号的传输； 最后就是成本高，最后就是成本高，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物
13、理层规范所取代境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代 10光纤v光纤是光导纤维的简写，光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传成的纤维，可作为光传导工具。传输原理是导工具。传输原理是光的全反射光的全反射。v前香港中文大学校长高前香港中文大学校长高锟和锟和George A. HockhamGeorge A. Hockham首先提出光纤可以用于首先提出光纤可以用于通讯传输的设想，高锟通讯传输的设想，高锟因此获得因此获得20092009年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖11光纤大事记光纤的基本介绍光纤的基本介绍121880-AlexandraGrah
14、amBell1880-AlexandraGrahamBell发明光束通话传输发明光束通话传输1960-1960-电射及光纤之发明电射及光纤之发明1966-1966-七月，英籍、华裔学者高锟博士（七月，英籍、华裔学者高锟博士（K.C.KaoK.C.Kao）在）在PIEE PIEE 杂志上发表论文杂志上发表论文光频率的介质纤维表面光频率的介质纤维表面波导波导，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性超低耗光纤的可能性1970-1970-美国康宁公司三名科研人员马瑞
15、尔、卡普隆、凯克用改进型化学相沉积法（美国康宁公司三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克用改进型化学相沉积法（MCVD MCVD 法）成功研法）成功研制成传输损耗只有制成传输损耗只有20dB/km20dB/km的低损耗石英光纤。的低损耗石英光纤。1973-1973-我国邮电部武汉邮电学院开始研究光纤通信我国邮电部武汉邮电学院开始研究光纤通信1976-1976-美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路。采用一美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路。采用一条拥有条拥有144144个光纤的光缆以个光纤的光缆以44.736Mbps44.7
16、36Mbps的速率传输信号，中继距离为的速率传输信号，中继距离为10 km10 km。采用的是多模光纤，光。采用的是多模光纤，光源用的是发光管源用的是发光管LEDLED，波长是，波长是0.850.85微米的红外光。微米的红外光。1977-1977-世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb/s45Mb/s1979-1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父中国光纤之父”1992-1992-贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输90009000公里的光放大器，其最初速率为公里的光放大器，其最初速率为5Gbps5Gbps，随后增加到，随后增加到10Gbps10Gbps1999-1999-中国生产的中国生产的8 82.5Gb/sWDM2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通，沈阳至大连的系统首次在青岛至大连开通，沈阳至大连的32322.5Gb/sWDM2.5Gb/sWDM光纤通
