1、第第3章章 数据传输技术数据传输技术 3.1 数据传输的基本概念数据传输的基本概念 3.2 传输介质及其特性传输介质及其特性 3.1 数据传输的基本概念数据传输的基本概念 3.1.1 信息、数据和信号 数据传输的基本概念之一是理解信息、数据和信号这三个术语的含义。信息(Information)一词也可译成资讯。从通信的意义上理解，信息可用来解除不确定度。数据(Data)是任何描述物体、概念、形态的事实、数字、符号和字母,可定义为有意义的实体，它涉及到事物的形式。图3.1.1 信息、数据和信号的基本概念 模拟数据有意义的实体涉及数据的内容和解释在某个区间产生连续的值产生离散的值数据的电、磁(或电
2、子)编码是一种连续变化的电磁波是一系列的电压脉冲数字数据模拟信号数字信号数据涉及到事物的形式信号信息3.1.2 传输方式传输方式信号的传输方式分为并行传输与串行传输。AB12345678AB(a)(b)图3.1.2 传输方式(a)并行传输；(b)串行传输3.2 传输介质及其特性传输介质及其特性 上一章在ISO/OSIRM中简述了物理层的基本功能,涉及到物理层规程或建议，直接面向着各种不同的通信方式,各式各样的传输介质。特别需注意这些物理层功能并不是指具体所要连接的计算机等设备和传输介质,因此在实际的计算机等数据终端设备(DTE，Data Terminal Equipment)之间的通信必须通过
3、具体的通信设备和传输介质来完成信息的传输。3.2.1 线传输介质 1.双绞线 双绞线(TP，Twisted Pair)是由线对扭绞而成的，其结构如图3.2.1所示。芯线为软铜线，一般线径为0.41.4mm不等。采用双绞线的好处是可减少相邻线对间的电磁串扰(与扭绞距有关)。多对双绞线封装后构成对称（通信）电缆。由于价格相对便宜，应用十分广泛，在市话用户线、部分中继线以及部分长途载波线路中仍然使用双绞线或对称电缆。（传输距离）A扭绞距线径0.41.4 mmB近端串扰远端串扰图 3.2.1近端串扰近端串扰（NEXT），该串扰是当设备在发送端传输的信号耦合到另一对线的相邻接收端引起的。远端串扰远端串扰
4、（FEXT）是指由电缆链路近端对别的线对上的信号引起的、感应到远端线对上的信号。等效远端串音干扰等效远端串音干扰（ELFEXT）是由衰减与FEXT相减而得的。表3.2.1 无屏蔽双绞线类型和传输特性 特性阻抗特性阻抗是指当电缆无限长时该电缆所具有的阻抗，是阻止电流通过导体的一种电阻名称，它不是常规意义上的直流电阻。返回损耗返回损耗就定义为原始信号和反射信号的比，单位为dB。在局域网中常用的EIA/TIA568AUTP内4对8线的编号与线色如图3.2.2所示。图3.2.2 局域网UTP内4对8线的编号与线色白 绿绿白 橙蓝白 蓝橙白 棕棕12345678 2.同轴电缆 同 轴 电 缆(C o a
5、 x i a l Cable)是由同轴管内的内导体和外导体构成的一种通信传输介质。同轴管的内导体采用半硬铜线(单芯)或多股线扭绞而成，外导体采用软铜线或铝带纵包而成，内外导体间用聚乙烯塑料制成的垫片绝缘，如图3.2.3所示。外 层 护 套外 导 体内 导 体塑 料 垫 片图3.2.3 同轴电缆的结构 表3.2.2 局域网所用同轴电缆的型号及特性基带：未经频率变换的传输频带。3.光缆 光纤(Optical Fiber)是一种光传输介质，由于可见光的频率高达108MHz，因此光纤传输系统具有足够的传输带宽。光缆是由一束光纤组装而成的，用于传输调制到光载频上的已调信号。光缆的结构示意如图3.2.4所
6、示。远供电源光纤及包层填充物外护套包带层加强芯(a)(b)包层纤芯 图3.2.4 四芯光缆示意图(a)光缆结构剖面图；(b)光波在纤芯中传播 光纤作传输介质用于通信，其主要优点是：(1)传输速率极高，频带极宽，传送信息的容量极大。(2)光纤不受电磁干扰和静电干扰等影响，即使在同一光缆中，各光纤间几乎没有干扰；易于保密；光纤的衰减频率特性平坦，对各频率的传输损耗和色散几乎相同，因而接收端或中继站不必采取幅度和时延等均衡措施。(3)光纤的原料为石英玻璃砂(即二氧化硅)，原料充足。光纤上传输光信号，因此光纤适宜无分叉的点到点连接。相对双绞线、同轴电缆，光缆每公里的单价较贵。随着生产成本的日益降低，光
7、缆必将成为21世纪全球信息基础设施的主要传输介质。3.2.2 软传输介质 1.无线电波 无线电波是一个广义的术语，从含义上讲，无线电波是全向传播的，而微波则是定向传播的。无线电波的频段分配见表3.1.3。表3.1.3 无线电波频段和波段名称 2.地面微波 地面微波的工作频率范围一般为120GHz，它是利用无线电波在对流层的视距范围内进行传输的。由于受到地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为3050km。50 km50 km直视距离图3.2.6 地面微波接力通信 微波通信可传输电话、电报、图像、数据等信息，其主要特点是：(1)微波波段频率高，其通信信道的容量大，传输质量较平稳，但遇到雨
8、、雪天气时会增加损耗。(2)与电缆通信相比，微波接力信道能通过有线线路难于跨越或不易架设的地区(如高山或深水)，故有较大的灵活性，抗灾能力也较强；但通信隐蔽性和保密性不如电缆通信。2.卫星微波 通信卫星是现代电信的重要通信设施之一，它被置于地球赤道上空35784km处的对地静止的轨道上，与地球保持相同的转动周期，故称为同步通信卫星。实际上，它是一个悬空的微波中继站，用于连接两个或多个地面微波发射/接收设备(称之为卫星通信地球站，简称为地球站),如图3.2.7所示。上行下行通信卫星地球站图3.2.7 卫星微波中继通信 卫星微波通信的主要特点是：通信覆盖区域广，距离远；从卫星到地球站是广播型信道，易于实现多址传输；通信卫星本身和发射卫星的火箭费用很高，且受电源和元器件寿命等因素的限制，同步卫星的使用寿命一般多则七八年，少则四五年；卫星通信的传输时延大，一跳的传播时延约为270ms，利用卫星微波作数据传输时，必须要考虑这一特点。4.红外线技术 红外线(Infrared)技术已经在计算机通信中得到了广泛应用，例如两台笔记本电脑对接红外接口即可传输文件。红外线链路只需一对收发器，在调制不相干的红外光(10121014Hz)后，即可在视线距离的范围内传输。红外线传输具有很强的方向性，可防止窃听、插入数据等，但对环境(如雨、雾)干扰特别敏感。
