五、通 信 介 质

通信介质是用于网络和计算机之间的连接，实现电信号传输的媒体。

通信介质可分为两大类：有线介质和无线介质。

有线传输介质是指利用电缆或光缆等充当传输导体的传输介质，例如双绞线、同轴电缆和光缆等；无线传输介质是指利用电波或光波充当传输导体的传输介质，例如无线电波、微波、红外线和卫星通信等。

传输介质对网络的性能有着比较大的影响。衡量传输介质性能的主要技术指标有：传输距离、传输带宽、抗干扰能力、连接方式和价格等。

（一）双绞线

双绞线是目前以太网应用最广泛的介质。双绞线的普及是随着集线器和交换机的成功而实现的。电话电缆也是双绞线。

双绞线的基本原理是把两根相互绝缘的铜导线利用专用的设备（绞线机）按照一定的规格互相缠绕在一起。

对一条双绞线来说，当外界电磁信号在两条导线上产生的干扰信号大小相等而相位相反，干扰信号就会相互抵消。

在网络所用的双绞线中，有八根线，每两根绞合到一起。

双绞线有两种：非屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）。屏蔽双绞线的电缆外部包裹有一个金属网，用来屏蔽外部的信号干扰。你把手机用金属茶杯盖起来，马上听不到任何声音，就是这个原理。

但是最流行的是非屏蔽双绞线，因为屏蔽双绞线的效果并不明显，而且成本要高。屏蔽双绞线目前一般只用于工业控制现场。

关于以太网的标准有不同的版本，每个版本要求的电缆规格和传输距离不同。基本上，用双绞线连接，几十米到一百多米之间是合理的。

（二）同轴电缆

同轴电缆应用最广泛的是有线电视网络，但是计算机网络所用的同轴电缆与电视网的规格是不相同的。

同轴电缆的内部有一根铜芯作为导体，中间填充有绝缘的塑料层，塑料层外部是屏蔽网，同时作为另外一根导线，整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

目前比较常用的有两种同轴电缆：一种为50Ω电缆，用于数字传输，也被称为“基带同轴电缆”；另一种为75Ω电缆，用于模拟传输，也被称之为“宽带同轴电缆”。

同轴电缆具备很好的抗干扰特性，信号的衰减也小于双绞线，可以传输比较远的距离。在以太网络中曾经使用过两种同轴电缆，一种是粗缆（Thick net），另一种是细缆（Thin net），粗缆具有更好的传输特性。

同轴电缆在局域网的应用中随着双绞线和光纤的普及已经被淘汰。

（三）光纤

光纤是最有前途的传输媒体，目前几乎所有新建的网络主干部分都是采用的光纤技术。光纤到桌面的含义是指用光纤代替双绞线把计算机连接到网络上。

光纤是以光脉冲的形式来传输信号，材质是玻璃或者塑料纤维。光缆包括纤维芯、包层和保护套三个。

光纤可分为单模（Single Mode ）光纤和多模（Multiple Mode）光纤。单模光纤只提供一条光路，加工复杂，但具有更大的通信容量和更远的传输距离。多模光纤使用多条光路传输同一信号，通过光的折射来控制传输速度。

和电缆比较起来，光缆具有很多的优点：

（1）传输通信容量大，可以达到很高的传输速率；

（2）光信号的传输损耗远远小于电信号，可以传输更远的距离，适于长距离传输；

（3）光信号几乎不受外部电磁信号的干扰，具有很强的抗雷电和抗电磁干扰能力；

（4）光信号在光纤中传输，几乎不存在信号的泄漏，具有很好的保密性，信息不易被窃听或截取；

（5）光纤重量轻，布线容易；

（6）光信号传输过程误码率很低，传输可靠性高。

和电缆不同，在光缆连接的两端需要光电转换器进行电信号和光信号的转换。

（四）无线介质

无线介质也是通信介质中的一个非常重要的类别。人类利用无线作为通信介质的历史非常悠久，从电报机的发明起就开始了。

无线介质的最大优点是不需要用线缆连接两端的设备，移动灵活。

（五）红外线

红外线几乎是最早进入计算机的无线介质。红外接口是新一代手机的配置标准，它支持手机与电脑以及其他数字设备进行数据交流。红外通信有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。红外线是波长在750nm～1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输。红外数据协会（IRDA）将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850nm～900nm之内。配备有红外接口的手机进行无线上网非常简单，不需要连接线和PC CARD，只要设置好红外连接协议就能直接上网。红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。

红外接口的特点：

用来取代点对点的线缆连接；

新的通信标准兼容早期的通信标准；

小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；

传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。

红外技术的主要优点：

使手机和电脑间可以无线传输数据；

可以在同样具备红外接口的设备间进行信息交流；

红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用；

由于需要对接才能传输信息，安全性较强。

红外技术的缺点： 通信距离短，通信过程中不能移动，遇障碍物通信中断； 红外通信技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。

红外技术的适用范围：

红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。

红外线技术的主要应用：设备互联、信息网关。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。信息网关负责连接信息终端和互联网。

红外通信技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用，目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。红外技术已被广泛应用在移动计算和移动通信的设备中。

1．微波—— 蓝牙

蓝牙（Bluetooth）是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通信技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps。通信介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。

蓝牙通信技术的特点：

蓝牙工作在全球开放的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段；

使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（hop channel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道；

一台蓝牙设备可同时与其他七台蓝牙设备建立连接；

数据传输速率可达1Mbit/s；

低功耗、通信安全性好；

在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通信视角和方向要求；

支持语音传输；

组网简单方便。

蓝牙通信技术的用途：

蓝牙技术是一种新兴的技术，尚未广泛投入应用，目前许多蓝牙设备还处于实验室试验阶段。但可以肯定的是现在多数具有红外无线数据通信功能的设备，在将来一样可以使用蓝牙技术来实现无线连接。同时蓝牙技术的网络特点和语音传输技术使它还可以实现红外技术无法实现的某些特定功能，如无线电话、多台设备组网等等。

2．微波—— 无线以太网

微波（Microwave）是一种波长很短的电磁波，通常是指波长在1m～1mm的电磁波，它的频率是300MHz～300GHz。用来加热食品的微波频率通常在2GHz左右，它是微波应用的一个特例。微波在20世纪40年代首先在雷达和通信方面得到应用，人们向空中发射微波，由于微波遇到物体就会形成反射，当物体移动时就会改变反射波的频率。用接收机接收反射波，就可探测到移动的物体，这就是雷达探测移动物体的原理。什么是微波通信？就是利用微波作为载体，携带信号通过电波空间进行传输的通信方式。微波传输的特点是直线传播，由于地球表面是个曲面，直线传播的微波不可能传到很远的距离，为了实现远距离通信，一般需要每隔40～50千米设一个微波站，这些中间站通常叫中继站或接力站，由终端站发出的信号，经过中间中继站接收下来，并加以放大再转发到下一站，把信号一站一站地传送到另一端点，这种通信方式也叫微波接力通信，我们所讲的微波通信就是指的这种微波接力通信。

微波传输具有成本低、工期短、收效快、维护方便的特点，且更改线路非常容易。但是，由于微波的波长很短，它具有近似光波的传播性质，传输过程中遇到障碍物时，会发生反射、折射、衍射等现象，所以微波传输都是利用其直线传播的特点，进行视线距离内的通信。在进行长距离微波传输时，需要采用接力方式，将信号进行多次中继转发。另外，在城市中进行微波传输时，由于高楼大厦的阻挡，也需要采用微波中继方式，中继转发天线通常安装在高楼顶上。