2.3 网络传输硬件设备
传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。网络中常用的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光纤维电缆、无线与卫星通信。传输介质的特征对网络中数据通信质量影响很大。
2.3.1 双绞线
无论对于模拟数据还是对于数字数据信号，双绞线都是最通用的传输介质。
1.物理特性
双绞线由按规则螺旋结构排列的2根或4根绝缘导线组成。一对双绞线可以作为一条通信线路，各个线对螺旋排列的目的是使各线对之间的电磁干扰小。
2.传输特性
双绞线最普遍的应用是语言信号的模拟传输。一条全双工音频通道的标准带宽是300～3400Hz。在一条双绞线上使用频分多路复用技术可以进行多个音频通道的多路复用。每个通道占用4kHz带宽，并在相邻通道之间保留适当的隔离频带，双绞线使用的带宽可达268kHz，可以复用24条音频通道的传输。
3.连通性
双绞线可用于点—点连接，也可用于多点连接。
4.地理范围
双绞线用作远程中继线时，最大距离可达15km；用于10Mbit/s局域网时，与集线器的最大距离为100m。
5.抗干扰性
双绞线的抗干扰性取决于相邻线对的扭曲长度及屏蔽。在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆；在频率为10～100kHz时，其抗干扰能力低于同轴电缆。
6.价格
双绞线的价格低于其他传输介质，具有安装、维护方便的优点。
2.3.2 同轴电缆
同轴电缆是网络中应用十分广泛的传输介质之一。
1.物理特性
同轴电缆结构如图2.34所示。它由内导体、外导体、绝缘层及外部保护层组成。同轴介质的特性参数由内、外导体及绝缘层的电气参数和机械尺寸决定。
图2.34 同轴电缆结构示意图
2.传输特性
根据同轴电缆的带宽，同轴电缆可以分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类。基带同轴电缆一般仅用于数字数据信号传输；宽带同轴电缆可以使用频分多路复用方法，将一条宽带同轴电缆的频带划分成多条通信信道，以支持多路传输。
描述同轴电缆的另一个电气参数是它的特征阻抗。特征阻抗的大小与内、外导体的几何尺寸、绝缘层介质常数相关。以太网中常用的用于基带传输同轴的特征阻抗为50Ω，速率10Mbit/s。
3.连通性
同轴电缆支持点—点连接，也支持多点连接。宽带同轴电缆可支持数千台设备的连接；基带同轴电缆可支持数百台设备的连接。
4.地理范围
基带同轴电缆的最大距离限制在几公里范围内；而宽带同轴电缆的最大距离可达几十公里。
5.抗干扰性
同轴电缆的结构使得它的抗干扰能力较强。
6.价格
同轴电缆的造价介于双绞线与光缆之间，维护方便。
2.3.3 光缆
光缆是光导纤维构成的电缆，它是网络传输介质中性能最好、应用最广泛的一种。
1.物理特性
光纤是直径为50～100μm的能传导光波的柔软介质，有玻璃和塑料材质的光纤，其中用超高纯度的石英玻璃纤维制作的光纤的传输损耗很低。把折射率较高的单根光纤用折射率较低的材质包裹起来，就可以构成一条光纤通道，多条光纤组成一束就构成光缆。光缆的结构如图2.35（a）所示。
2.传输特性
光导纤维通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号。光波通过光导纤维内部的全反射进行光传输的过程如图2.35（b）所示。
图2.35 光缆结构示意
由于光纤的折射系数高于外层的折射系数，因此可以形成光波在光纤与包层界面上的全反射。光纤可以看做是频率为1014～1015Hz的光波导线，这一范围覆盖了可见光谱和部分红外光谱。以小角度进入的光波纤维按全反射方式向前传播。
典型的光纤传输系统的结构如图2.36所示。光纤发送端采用两种光源：发光二极管LED和注入型激光二极管。在接收端将光信号转换成电信号时使用光敏二极管（PIN）检波器。光纤传输速率可达几千兆比特每秒。
图2.36 光缆传输系统结构示意图
3.连通性
光纤最普通的连接方法是点—点方式，在某些系统中也采用多点连接方式。
4.地理范围
光纤信号衰减极小，可以在6～8km距离内不使用中继器实现高速率数据传输。
5.抗干扰性
光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率中保持低误码率。双绞线典型的误码率在10-5～10-6之间，基带同轴电缆误码率为10-7，宽带同轴电缆误码率为10-9而光纤误码率可以低于10-10。此外，光纤传输的安全性和保密性也很好。
6.价格
光纤价格高于同轴电缆和双绞线，由于光纤具有低损耗、宽频带、高数据传输速率、低误码率、安全保密性好等特性，因此它是一种极有前途的传输介质。
2.3.4 无线通信
无线通信主要有微波通信、红外通信和激光通信。卫星通信可以看成是一种特殊的微波通信系统。微波载波频率为2～40GHz。微波载波频率很高，可以同时传送大量信息。例如，一个带宽为2MHz的微波频段可以容纳500路语言信道。当用于数字通信时，其数据传输速率也很高。微波属于一种视距传输，它沿直线传播，不能绕射。红外通信和激光通信也属于方向性极强的直线传播，发送端与接收端必须可以直视，中间没有阻挡。由于微波通信信道、红外通信信道和激光通信信道都不需要铺设电缆，因此对于连接不同建筑物之间的局域网特别有用。近年来，无线局域网和2.4GHz频段的蓝牙短距离无线通信技术也得到了快速发展和广泛应用。
1.微波
工作频率为109～1010Hz，微波通信已很成熟，局域网可直接利用微波收发机进行通信，或作为中继接力扩大传输距离。
2.红外线
工作频率为1011～1014Hz，通过发送或接收电信号调制的非相干红外线就可形成一条通信链路。只要收发机处在实现范围内，就可准确地进行通信，方向性很强，几乎不受干扰。
3.激光
工作频率为1014～1015Hz，用调制解调的相干激光实现激光通信。
总之，选择传输介质时要考虑的问题很多，如网络拓扑、网络连接方式、网络通信量、要传输的数据类型、网络覆盖的地理范围、节点间的距离、传输介质与相关网络设备的性能价格比等，应根据应用需求，选择合适的传输介质。