1.5 传输介质

传输介质是网络中信息收发双方之间的物理通路。传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两类。有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆，无线传输介质包括短波、微波（蓝牙）、红外线、激光和卫星等。

1. 有线传输介质

（1）双绞线

双绞线是由两条相互绝缘的铜导线按照一定的规格互相缠绕（缠绕的目的是减少干扰）而成的，分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair,UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair,STP）。非屏蔽双绞线价格便宜，抗干扰能力较差；屏蔽双绞线抗干扰能力较好，具有更高的传输速度，但价格相对较高。UTP应用更为普遍。双绞线如图1-11所示。

双绞线一般用于星形拓扑网络的布线连接，两端安装RJ-45头（水晶头），连接网卡与交换机，最大网线长度为100m。如果要加大网络的范围，可在两段双绞线之间安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输距离可达500m。

EIA/TIA（电子工业协会/通信工业协会）为双绞线电缆定义了7种不同质量的型号，从1类（CAT-1）到7类（CAT-7）。我国的综合布线最新设计标准中，铜缆布线系统使用的类别是3类、5/5e类（超5类）、6类、7类布线系统，并能向下兼容。3类和5类的布线系统只应用于语音主干布线的大对数电缆及配线设备，计算机网络的综合布线大多采用超5类及以上的双绞线类型。

3类 (CAT-3)指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbit/s的数据传输，主要用于10Base-T网络。

5类（CAT-5）双绞线增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输频率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为100Mbit/s的数据传输，主要用于100Base-T网络，还可用于异步传输模式（155Mbit/s）和1000Base-T网络。

超5类（CAT-5e）双绞线的传输速率最高可达155Mbit/s，具有衰减小、串扰少的特点，并且具有更高的衰减串扰比（ACR）和信噪比（Signal-to-Noise Ratio）、更小的时延误差，性能有很大提高。超5类双绞线主要用于100Base-T网络，还可用于异步传输模式（155Mbit/s）和1000Base-T网络。

6类 (CAT-6)双绞线主要用于10Base-T、100Base-T和1000Base-T网络，传输频率为250MHz，传输速率为1Gbit/s，标准外径为6mm。

7类 (CAT-7)双绞线是一种全新的标准，其接口方式有两种，一种是传统的RJ类接口，可兼容低级别的设备，但不能达到600MHz的传输频率；另一种是非RJ类接口，传输频率为600MHz，传输速率为10Gbit/s。7类双绞线可用于万兆以太网。

（2）同轴电缆

同轴电缆由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开，如图1-12所示。同轴电缆具有抗干扰能力强、连接简单等特点。

同轴电缆按直径的不同，可分为粗缆和细缆两种。

1）粗缆：传输距离长，性能好，但成本高，网络安装、维护困难，一般用于大型局域网的干线，连接时需要在两端连接终接器。收发器与网卡之间用粗缆相连，每段最长为500m，每段最多可接100个用户，网段间采用中继器（最多4个）连接后可达2500m，收发器之间最小2.5m，收发器电缆最长为50m。

2）细缆：采用细缆安装较容易，造价较低，但日常维护不方便，一旦一个节点出故障，便会影响其他节点的正常工作；两端装50Ω的终端电阻，采用T型头与计算机的BNC接口网卡相连，T型头之间最小距离为0.5m；细缆网络每段干线长度最大为185m，每段干线最多接入30个用户，如果采用4个中继器连接5个网段，网络最大距离可达925m。

如今同轴电缆在网络工程中已经很少使用了。

（3）光缆

光缆主要是由光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成，将一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输，如图1-13所示。由于光缆由光纤组成，因此一般也将光缆称作光纤。

光纤有多种分类方式，按传输模式不同，可分为多模光纤和单模光纤；按制作材料不同，可分为石英光纤、塑料光纤和玻璃光纤等；按纤芯折射率不同，可分为突变型光纤和渐变型光纤；根据工作波长不同，可分为短波光纤、长波光纤和超长波长光纤。最为常用的分类方式是按传输模式来划分。

单模光纤中心的玻璃芯很细（芯径一般为8μm或10μm），只能传一种模式的光，传输频带宽，传输容量大。单模光纤使用的通信信号是激光，激光光源包含在发送方的发送接口中。由于带宽很大，模间色散很小，因此单模光纤适用于远程高速传输。

多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤使用的光源是LED。因为其可用的带宽小，光源较弱，所以在传输距离上不如单模光纤远。

单模光纤相比于多模光纤可支持更长的传输距离，以千兆以太网为例，单模光纤可支持超过3000m的传输距离，而多模光纤最高可支持550m。

光纤作为传输介质有以下的优点：通信频带很宽，理论可达3×1010MHz；传输距离长；不受电磁场和电磁辐射的影响；重量轻，体积小；制作光纤的资源丰富；抗化学腐蚀，使用寿命长。

2. 无线传输介质

无线传输介质由于其传输方向不固定，也称为非导向性传输介质，主要用于移动通信和难以敷设有线通信系统的场合。这里须注意“空气就是无线传输介质”这种说法是错误的，因为无线传输介质是一种由电流或电荷的变化产生的电磁波，而非空气。试想人造卫星能从月球向地球传回照片，其大部分传输空间是没有空气的。

（1）无线电波

无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电波分为长波、中波、短波、超短波和微波等。

1）短波。短波信号的频率一般低于300MHz，它主要靠电离层的反射来进行通信，但由于易受气候等因素的影响，因此短波通信的质量可能不稳定，一般只用于低速通信。

2）微波。微波通信在无线通信中占有极其重要的地位，其频率范围为300MHz~300GHz。微波通信主要有地面微波接力通信和卫星通信两种方式。

微波在空间主要是直线传播，并且能穿透电离层进入宇宙空间，它不像短波那样会经电离层反射回地面。由于地球表面是不规则的曲面，微波的传播距离会因地面的阻挡而受到限制，一般只有50km左右。若要长距离传送微波信号，须建立多个中继站进行接力传输。中继站越高，接力传输距离越远，如100m高的中继站两站接力传输距离可达到100km。

例如蓝牙技术使用的即是符合IEEE 802.15.1规范的微波，工作频率为2.4GHz，即波长0.1252m，属于ISM频段。因为平时使用的蓝牙设备辐射功率很低，所以有效通信距离只有10m左右，如果换成商用的大功率蓝牙设备，有效通信距离可以达到100m。利用蓝牙技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化这些设备与Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与Internet之间的数据传输变得更加高效。蓝牙通信支持点对点及点对多点通信，采用全双工传输方式，其数据传输速率为1Mbit/s。

（2）红外线

红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在770nm~1mm之间，是波长比红光长的非可见光，覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段，透过云雾能力比可见光强，在通信、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。红外线通信就是把要传输的信号转换成红外光信号在空间中进行直线传输，它比微波通信具有更强的方向性，难以窃听和干扰；其缺点是受天气影响非常大。

（3）激光

激光通信是利用激光传输信息的通信方式。激光是一种新型光源，具有亮度高、方向性强、单色性好、相干性强等特征。激光通信可传输语言、文字、数据、图像等信息，具有通信容量大、不受电磁干扰、保密性强、设备轻便、机动性好等优点；但使用时光学收发天线相互对准困难，通信距离在几千米到几十千米之间，易受气候影响，在恶劣气候条件下甚至会造成通信中断。

（4）卫星

卫星通信就是位于地球上的无线电通信站利用卫星作为中继站而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。

卫星通信的特点是通信范围大，只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，任何两点之间都可进行通信；可靠性高，不易受陆地灾害的影响，误码率小；卫星通信频带宽，通信容量大。其缺点是传播延时长。

在卫星通信中，还有一种VSAT（Very Small Aperture Terminal,甚小口径天线终端）系统，其组网方式多为星形拓扑，以一个大型卫星地球站作为业务主站，以发散的形式通过卫星连接各VSAT小站。VSAT卫星通信能进行单向或双向信息传输，包括文字、语音、图像、视频等业务。其优点是设备简单，体积小，组网灵活，通信效率高，适合大量业务量小的分散用户共享主站，多用于在企业中建设内部专用网。