2-4 传输介质
传输介质简介
两个终端，用一条能承载数据传输的传输介质连接起来，就组成了一个最简单的网络。
有线传输介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤。
无线传输介质分为微波、红外线、激光。其中，微波的频率在300MHz-300GHz之间，是一种波长较低、频率较高的电磁波，特点是高频高能量。主要用于雷达、飞机导航。我们日常使用的WiFi工作频段在2.4Ghz和5Ghz，也属于微波，其在电磁波频谱当中分别属于特高频和超高频，如下图所示
频谱资源划分及主要用途如下表所示
例题
同轴电缆
同轴电缆的芯线为铜质导线，外包一层绝缘材料，再外面是由细铜丝组成的网状外导体，最外面加一层绝缘塑料保护层，芯线与网状导体同轴，故名同轴电缆。同轴电缆的这种结构使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。
同轴电缆常用于视频监控，广播系统等（模拟信号），现已逐步被淘汰，因其有如下缺点：
- 施工成本较高，同轴电缆做线难度比水晶头大
- 线缆成本较高，同轴电缆含铜，价格比光缆贵
在以太网标准当中，10BASE5、10BASE2标准即使用的是同轴电缆，如下表所示
基带同轴电缆和宽带同轴电缆
通常把表示数字信号的方波所固有的频带称为基带，这种电缆也叫基带同轴电缆，直接传输方波信号称为基带传输。
宽带同轴电缆：用于传输模拟信号
宽带系统的优点是传输距离远，可达几十干米，而且可同时提供多个信道。然而和基带系统相比，它的技术更复杂，需要专门的射频技术人员安装和维护，宽带系统的接口设备也更昂贵。
模拟信号比数字脉冲受噪声和衰减的影响更小，可以传播更远的距离，甚至达到100km。
以下是二者对比表格
| 特性/类型 | 基带同轴电缆 | 宽带同轴电缆 |
|---|---|---|
| 传输信号 | 数字信号（方波） | 模拟信号 |
| 传输方式 | 基带传输（直接传输方波信号） | 频分复用（FDM），支持多个信道 |
| 应用频带 | 固有的频带，即基带 | 宽频带，用于远距离传输 |
| 传输距离 | 较短 | 远，可达几十公里 |
| 抗干扰能力 | 对噪声和衰减较为敏感 | 相比数字脉冲，受噪声和衰减的影响更小 |
| 最大传播距离 | - | 100km |
| 接口设备成本 | 较低 | 更昂贵 |
| 安装维护 | 简单 | 技术更复杂，需要专门的射频技术人员进行安装和维护 |
| 提供信道数量 | 单一信道 | 可同时提供多个信道 |
双绞线
双绞线(即网线)：由多对绝缘铜导线两两相互缠绕而成。(缠绕目的：降低信号电磁干扰)
一般由8根铜导线每2根扭在一起(百兆用其中4根芯线，千兆必须用8根芯线)
- 数据传输100M：使用4根，2对（1、2、3、6或4、5、7、8)
- 数据传输1000M：使用8根(全部使用)
分类：直通线/交叉线，屏蔽(即屏蔽电磁干扰，外层加一层金属皮，成本更高)和非屏蔽双绞线
笔者注：
千兆网线被老鼠咬了，有可能中断，也有可能变成百兆网线(百兆所用的4根芯线正常)。
1根千兆网线可以通过分线器分成2根百兆网线，如下图示
双绞线规格
TIA/EIA(电信工业协会/电子工业协会)定义的双绞线规格型号类型：
双绞线的分类：非屏蔽双绞线VS屏蔽双绞线
| 特性/类型 | 非屏蔽双绞线(UTP) | 屏蔽双绞线(STP) |
|---|---|---|
| 屏蔽层 | 绝缘套管中无屏蔽层 | 绝缘套管外有铝铂等材料包裹，减小辐射和干扰 |
| 价格 | 价格低廉 | 价格相对较高 |
| 安装难度 | 安装简便，易于部署 | 安装复杂，需要专业技术和工具 |
| 传输性能 | 传输速率一般 | 传输速率更高，抗干扰能力更强 |
| 应用场景 | 广泛应用于企业、教育等领域 | 主要用于军队政府、医疗、航空航天等高精密场景 |
| 用途广泛性 | 用途非常广泛 | 相对UTP而言，主要用于特定需要高传输质量的场合 |
例题
光纤
光纤和光缆简介
光纤：利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。
光在光纤中传导损耗很低，适合用作长距离的信息传递
光纤特点：重量轻，体积小、传输远(衰减小）、容量大、抗电磁干扰。
光缆：一般由多芯光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成。通常看到工人敷设的黑色线缆叫做光缆，里面包含了多组光纤
光纤的分类
单模光纤
- 当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5～10um。
- 光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信。(贵)
多模光纤
- 多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；允许多种模式光信号传播。
- 多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信。 (便宜)
二者对比表格如下
| 特性/类型 | 单模光纤 | 多模光纤 |
|---|---|---|
| 纤芯尺寸 | 纤芯尺寸较小，通常为5～10μm | 纤芯尺寸较大，通常为50μm或62.5μm |
| 传输模式 | 只允许一种模式传播 | 允许多种模式光信号传播 |
| 带宽 | 带宽极宽，适用于大容量传输 | 带宽相对较小，适合中小容量传输 |
| 传输距离 | 长距离传输，特别适合几十公里甚至更远的距离 | 仅适用于短距离传输，如几百米到几公里 |
| 适用场景 | 大容量、长距离的光纤通信(10km起步) | 较小容量、短距离的光纤通信(500m以内) |
| 成本 | 相对较高 | 相对较低 |
| 运行波长 | 1310nm或1550nm | 850nm或1300nm |
单模多模光纤对比
SX表示多模光纤，LX/LH/ZX表示单模光纤
- 多模光纤颜色较多，单模光纤一般都是黄色
- 多模光纤的光源为发光二极管LED或激光二极管LD，单模光纤的光源为激光二极管LD或光谱线较窄的LED
光模块
光模块(optical module)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。简单的说，光模块的作用就是发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。
单模光纤配合单模光模块使用，多模光模块配合多模光纤使用
实际项目中，早年不是客户要求，一般都不用原厂光模块(原厂贵)，现在一般都会用原厂光模块(现在降价了)，下表所示是一些华为的光模块
光接口与光模块
- 电口即平常所用网线直插接口
- 光口无法直接插光纤，应当先在光口上安装光模块，而后将光纤跳线接在光模块上，常规的光纤跳线都是双芯，如下图所示
- 也有单芯光纤与单芯光模块，如下图示，价格比双芯更贵
光纤连接器
光纤与光纤/光源之间的连接有两种方式
- 使用专用的设备（熔接机）将两根光纤熔接起来主要用于光纤长度的延长(常用熔接)
- 使用光纤连接器，用于光纤跳线或是不同光纤连接器的转换(对光线衰减较大，一般不用)
注意光纤接头形状较多，会考察选择题：
- 交换机上常用的光纤连接器是LC小方头
- 配线架上常用的是FC圆形螺纹或者ST圆形卡口
跳线与尾纤
(两端带接头的网线/双绞线/光纤称为跳线)
双绞线跳线：两端带水晶头的网线
光纤跳线：两端带有连接器与保护层的光纤
尾纤：只有一头有光纤接口，一般用来做熔接
尾纤熔接即给无接头的网线熔上尾纤作为接头，如下图示
例题
例题1
例题2
解析：
- 单模光纤是直线传播
- 多模光纤分为突变反射或者渐变反射
- 突变反射：上图示，光纤传播较为粗暴
- 渐变反射：上图示，光纤传播较为温柔
例题3
解析：D选项描述的是微波通信的特征，需要对准方向的是无线传输中的红外、行微波等通讯方式(如电视锅)
例题4
解析：根据国家无线电管理委员会标准：
- 室内无线AP，其发射功率不超过100mW，即光功率不超过20dBm
- 室外无线AP，其发射功率不超过500mW，即光功率不超过27dBm
例题5
