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4.2 传输介质特性

2007-06-15 16:46 朱加强 北大燕工教育研究院 字号:T | T
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《计算机网络技术》一书全面系统的介绍了计算机网络技术知识,贯穿计算机网络的方方面面对于入学者可以说是先纵览网络,以后对网络的学习更加具有目标性。本文是传输介质特性。

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4.2 传输介质特性
任何信息传输和共享都需要有传输介质,计算机网络也不例外。对于一般计算机网络用户来说,可能没有必要了解过多的细节,例如计算机之间依靠何种介质、以怎样的编码来传输信息等。但是,对于网络设计人员或网络开发者来说.了解网络底层的结构和工作原理则是必要的,因为他们必须掌握信息在不同介质中传输时的衰减速度和发生传输错误时如何去纠正这些错误。本节主要介绍计算机网络中用到的各种通信介质及其有关的通信特性。
当需要决定使用哪一种传输介质时,必须将连网需求与介质特性进行匹配。这一节描述了与所有与数据传输方式有关的特性。稍后,将学习如何选择适合网络的介质。通常说来,选择数据传输介质时必须考虑5种特性(根据重要性粗略地列举):吞吐量和带宽、成本、尺寸和可扩展性、连接器以及抗噪性。当然,每种连网情况都是不同的;对一个机构至关重要的特性对另一个机构来说可能是无关重要的,你需要判断哪一方面对你的机构是最重要的。
  
1.吞吐量和带宽

在选择一个传输介质时所要考虑的最重要的因素可能是吞吐量。吞吐最是在一给定时间段内介质能传输的数据量,它通常用每秒兆位( 1 000 000位)或M b p s进行度量。吞吐量也被称为容量,每种传输介质的物理性质决定了它的潜在吞吐量。例如,物理规律限制了电沿着铜线传输的速度,也正如它们限制了能通过一根直径为1英寸的胶皮管传输的水量一样,假如试图引导超过它处理能力的水量这种胶皮管,最后只能是溅你一身水或胶皮管破裂而停止传输水。同样,如果试图将超过它处理能力的数据量沿着一根铜线传输,结果将是数据丢失或出错。与传输介质相关的噪声和设备能进一步限制吞吐量,充满噪声的电路将花费更多的时间补偿噪声,因而只有更少的资源可用于传输数据。带宽这个术语常常与吞吐量交换使用。严格地说,带宽是对一个介质能传输的最高频率和最低频率之间的差异进行度量;频率通常用H z表示,它的范围直接与吞吐量相关。例如,若F C C通知你能够在8 7 0 ~ 8 8 0 M H z之间传输无线信号,那么分配给你的带宽将是1 0 M H z。带宽越高,吞吐量就越高,如图4 - 5所示。图4 - 5中的情形是由于在一给定的时间段内,较高的频率能比较低频率传输更多的数据。在本章的后面部分,将介绍最通用的网络介质的吞吐量特性。
2.成本
不同种类的传输介质牵涉的成本是难以准确描述的。它们不仅与环境中现存的硬件有关,而且还与你所处的场所有关。下面的变量都可能影响采用某种类型介质的最后成本。安装成本:你能自己安装介质吗?或你必须雇佣承包商做这件事吗?你是否需要折墙或修建新的管道或机柜?你是否需要从一个服务提供商处租借线路。新的基础结构相对于复用已有基础结构的成本:你是否能使用已有的电线?在某些情况下安装所有新的5类U T P;如果你能使用已有的3类U T P,电线将可以不用付费。假如仅仅替换基础结构的一部分,它是否能轻易地与已有介质集成。维护和支持成本:假如复用一个已有介质基础结构常常需要修理或改进,复用并不省任何钱。同时,假如使用了一种不熟悉的介质类型,可能需要花费更多却雇佣一个技师维护它。你是否能自己维护介质,或你是否必须雇佣承包商维护它?因低传输速率而影响生产效率所付出的代价:如果你通过复用已有的低速的线路来省钱,你是否可能因为降低了生产率而遭受损失?换言之,你是否使你的员工在进行保存和打印报告或发送邮件时等待更长的时间?更换过时介质的成本:你是否选择了要被逐渐淘汰或需迅速替换的介质?你是否能发现某种价格合理的连接硬件与你几年前选择的介质相兼容?

3.尺寸和可扩展性
三种规格决定了网络介质的尺寸和可扩展性:每段的最大节点数、最大段长度、以及最大网络长度。在进行布线时,这些规格中的每一个都是基于介质的物理特性的。每段最大节点数与衰减有关,即通过一给定距离信号损失的量有关。对一个网络段每增加一个设备都将略微增加信号的衰减。为了保证一个清晰的强信号,必须限制一个网络段中的节点数。
网络段的长度也应因衰减受到限制。在传输一定的距离之后,一个信号可能因损失得太多以至于无法被正确解释。在这种损失发生之前,网络上的中继器必须重发和放大信号。一个信号能够传输并仍能被正确解释的最大距离即为最大段长度。若超过这个长度,更易于发生数据损失。类似于每段最大节点数,最大段长度也因不同介质类型而不同。在一种理想的环境中,网络可以在发送方和接收方之间实时传输数据,不论两者之间相隔多远。不幸的是我们没有生活在一个理想的环境中。一个信号从它的发送到它的最后接收之间存在一个延迟。每个网络都受这个延迟的支配。例如,当你在计算机上敲一个键将一个文件保存到网络上时,文件的数据在它到达服务器的硬盘时必须通过网络接口卡、网络中的一个集线器或也可能是一个交换机或路由器、更多的电缆以及服务器的网络接口卡。虽然电子传输迅速,它们仍然不得不经过传输这一过程。这个过程在你敲键的那一刻和服务器接收数据的那一刻之间必然存在一个短暂的延迟,这种延迟被称时延。如同存在一个连通设备,如一路由器,接入设备的转换时间将影响时延,所使用的电缆的长度也将影响时延。但是,仅仅当一个接收节点正期望接收某种类型的数据时,如它已开始接收的数据流的剩余部分,时延的影响将可能成为问题。假如该接收节点未能接收数据流的剩余部分,它将认为没有更多的数据输入,这将导致网络上的传输错误。同时,当连接多个网络段时,也将增加网络上的时延。为了限制时延并避免相关的错误,每种类型的介质都标定一个最大连接段数。

4.连接器
连接器是连接电线缆与网络设备的硬件。网络设备可以是一个文件服务器、工作站、交换机或打印机。每种网络介质都对应一种特定类型的连接器。所使用的连接器的种类将影响网络安装和维护的成本、网络增加段和节点的容易度,以及维护网络所需的专业技术知识,用于U T P电缆的连接器(看上去更像一个大的电话线连接器)在接入和替换时比用于同轴电缆的连接器的插入和替换要简单得多, U T P电缆连接器同时也更廉价并可用于许多不同的介
质设计。在本章后面部分将对不同介质所需的连接器作更多的讨论。

5.抗噪性
正如前面提到的,噪声能使数据信号变形。噪声影响一个信号的程度与传输介质有一定关系。某些类型的介质比其他介质更易于受噪声影响。无论是何种介质,都有两种类型的噪声会影响它们的数据传输:电磁干扰( E M I)和射频干扰( R F I)。E M I和R F I都是从电子设备或传输电缆发出的波。发动机、电源、电视机、复制机、荧光灯以及其他的电源都能产生E M I和R F I。R F I也可由来自广播电台或电视塔的强广播信号产生。
对任何一种噪声,你都能够采取措施限制它对网络的干扰。例如,可以远离强大的电磁源进行布线。如果环境仍然使网络易受影响,应选择一种能限制影响信号的噪声量的传输。电缆可以通过屏蔽、加厚、或抗噪声算法获得抗噪性。假如屏蔽的介质仍然不能避免干扰,你可以使用金属管道或管线以抑制噪声并进一步保护电缆。

【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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