工业网络技术(第二章,)教案详解.ppt

2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 2.1 数据通信的基本概念 信息：人对雪花和马的认识 数据：二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度 传输介质的特性对网络中数据通信质量影响很大，这些特性主要包括： 物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号以及调制技术、传输容量、传输的频率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。 物理特性：双绞线由按规则螺旋结构排列的两根或四根绝缘线组成。一对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最小。 传输特性：双绞线最普遍的应用是语音信号的模拟传输。在一条双绞线上使用频分多路复用（multiplexing）技术可以进行多个音频通道的多路复用。 直通双绞线与交叉双绞线 1. 双绞线1236通信规则 在用双绞线做传输介质的以太网中，除了100Base-T和1000Base-T以外，其余均只使用四对绞线中的两对。当信号通过双绞线电缆传输时，在电缆内的四对(八根)铜线(芯线)中，实际起作用的只有其中的两对，分别是1-2脚和3-6脚。比如，对应网卡接口如表2-1，1-2脚负责发送数据(TX+，TX-)，而3-6脚负责接收数据(RX+，RX-)。 2. 568A与568B定义的双绞线的连接规则 在568A与568B中所定义的RJ-45连接头各脚与双绞线各芯线排列的对应方式，如表2-2所示。 其中1-2脚和3-6脚是对绞的两对芯线。对绞的电缆因为其中传输的信号方向相反，从而使彼此的电磁辐射相互抵消，因此使收、发数据之间的干扰降到最小。 同轴电缆连接器类型 物理特性：同轴电缆由内导体（电缆铜芯）、绝缘层、外导体（铜网）及外部保护层（外绝缘层）组成。同轴介质的特性参数由内、外导体及绝缘层的电参数和机械尺寸决定。 传输特性：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，支持多路传输。只用于一条通信信道的高速数字通信，此时称之为单通道宽带。特征阻抗，50Ω，Ethernet使用，基带传输，10Mb/s；75Ω，CATV使用，模拟信号传输，400 MHz，使用频分多路复用FDM(frequency-division multiplexing)技术，也可以传输数字信号。 连通性：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。 抗干扰性：它的结构使得它的抗干扰能力较强，远高于双绞线，适于工业应用场合。 地理范围：基带同轴电缆最大距离限制在几公里范围内，而宽带同轴电缆最大距离可达几十公里。 价格：同轴电缆造价介于双绞线与光缆之间，维护方便。 光缆连接器类型 － ST与SC 物理特性：光纤是一种直径为50～100μm的柔软、能传导光波的介质，各种玻璃和塑料可以用来制造光纤，其中用超高纯度石英玻璃纤维制作的光纤可以得到最低的传输损耗。在折射率较高的单根光纤外面用折射率较低的包层包裹起来，就可以构成一条光纤通道，多条光纤组成一束就构成光纤电缆。 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。光纤传输速率可达几千Mb/s。单模光纤是指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光纤传输，而多模光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光线传输。单模光纤性能优于多模光纤。 连通性：普遍采用点-点方式，在某些实验系统中也采用多点连接方式 。 地理范围：光纤信号衰减极小，它可以在6～8km距离内不使用中继器，实现高速率数据传输。 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、高速率传输中保持低误码率。双绞线典型的误码率在10-5～10-6之间，基带同轴电缆为10-7，宽带同轴电缆为10-9，而光纤误码率可以低于10-10。光纤传输的安全性与保密性极好。 价格：目前光纤价格高于同轴电缆与双绞线。由于光纤具有低损耗、宽频带、高数据传输速率、低误码率、安全保密性好等特点，因此，它是一种最有前途的传输介质。 传输介质的选择要从以下因素来考虑：网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。 ⑴ 双绞线的显著特点是价格便宜，但与同轴电缆相比，其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量网络来说，双绞线性能价格比可能是最好的。 ⑵ 同轴电缆的价格要比双绞线贵一些，对于大多数局域网来说，需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以选择同轴电缆。 ⑶ 光纤作为传输介质，与同轴电缆和双绞线相比具有一系列优点：频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等，已广泛用于高速数据