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1、信号

1.1:信号的相关概念

  • 信息
    一般认为信息是人们对现实事物的存在方式或运动状态的某种认识。表现形式可以是数值、文字、图形、声音、图像以及动画等
  • 数据
    用于描述事物的某些属性的具体量值
  • 信号
    信号是信息传递的媒介

    1.2:信号的分类

    (1)模拟信号,如下图所示,模拟信号是信号参数(幅度、频率等)大小连续变化的电磁波,可以以不同的频率在媒体上传输,是一个连续变化的物理量。
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    (2)数字信号,如下图所示,数字信号是不连续的物理量,信号参数也不连续变化。数字信号使用几个不连续的物理状态来代表数字。电报信号就属于数字信号。现常见的数字信号是幅度取值只有两种(用0和1代表)波形的信号,称为“二进制信号”。
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    1.3、信号在传输过程中产生的失真

    信号在传输过程中,因为受到外界干扰或传输介质本身具有的阻抗等特性,会产生一定程度的失真。原因如下:
    (1)噪声
    信号在信道中传输时,往往会受到噪声的干扰。“噪声"的简单定义:在信号的传输、处理过程中,由于设备自身、环境干扰等原因而产生的附加信号。这些信号与输入信号无关,是有害的。
    (2)衰减
    信号随着传播距离的增加,能量会逐渐减少。
    模拟信号和数字信号在传播过程中都存在衰减,为了补偿衰减,在传输过程中要经常对模拟信号和数字信号进行放大处理。模拟信号的问题在于当它被放大时,伴随的累积噪声也将被放大。

    1.4、数字信号的优势

    (1)抗干扰能力强
    (2)远距离传输仍能保证质量
    数字信号具有适应各种通信业务的要求(如电话、电报、图像、数据等)

    2、传输介质

    有线传输介质:
    指在两个通信设备之间实现的物理连接部分,它能将信号从一方传输到另一方,有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号,光纤传输光信号。

    2.1、双绞线

    定义:双绞线(Twist-Pair)是将一对相互绝缘的金属导线,按逆时针互相绞合在一起,用来抵御一部分电磁波干扰,扭线越密,其抗干扰能力就越强。
    分类:分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。屏蔽双绞线通常用于有电磁干扰的工作环境中,如室外环境。
    双绞线共有六类,其传输速率在4~1000Mbit/s之间,目前常用的是5类,超5类、6类等。
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    屏蔽双绞线
    屏蔽双绞线中内部的铜线外包裹了一层金属膜,以减小辐射,但并不能完全消除辐射。屏蔽双绞线价格相对较高,必须配有支持屏蔽功能的特殊连结和施工工艺。安装屏蔽双绞线时,屏蔽双绞线的屏蔽层必须接地,但在有大量的电磁干扰的物理地区,屏蔽双绞线提供一个即方便经济、效益又好的解决方法。
    非屏蔽双绞线
    非屏蔽双绞线无金属屏蔽材料,只有一层绝缘胶皮包裹,价格相对便宜,组网灵活,更易于安装。安装屏蔽双绞线时,双绞线的屏蔽层必须接地,在实际施工时,很难全部完美接地,从而使屏蔽层本身成为最大的干扰源,导致性能甚至远不如非屏蔽双绞线。所以,除非有特殊需要,通常在综合布线系统中只采用非屏蔽双绞线。
    双绞线线序排列
    EIA/TIA的布线标准中规定了双绞线的两种线序568A与568B,如下图所示
    T568A的线序1~8分别为:白绿绿、白橙蓝、白蓝橙、白棕棕。
    T568B的线序1~8分别为:白橙橙、白绿蓝、白蓝绿、白棕棕。
    线序1、2用于发送数据
    线序3、6用于接收数据
    网络传输介质与布线

    2.2、同轴电缆

    它比双绞线的屏蔽性要更好,因此在更高速度上可以传输得更远。它以硬铜线为芯(导体),外包一层绝缘材料(绝缘层),这层绝缘材料再用密织的网状导体环绕构成屏蔽,其外又覆盖一层保护性材料(护套)。同轴电缆的这种结构使它具有更高的带宽和极好的噪声抑制特性。1km的同轴电缆可以达到1~2Gbit/s的数据传输速率。

    2.3、光纤

    它是由纯石英玻璃制成的。纤芯外面包围着一层折射率比芯纤低的包层,包层外是一塑料护套。光纤通常被扎成束,外面有外壳保护。光纤的传输速率可达10Gbit/s。
    优点:1、传输带宽高;2、传输距离远;3、抗干扰能力强。
    分类:单模光纤和多模光纤。
    单模光纤 多模光纤
    用于高速度、长距离传输 用于低速度、短距离传输
    成本较高 成本较低
    端接收难 端接收易
    窄芯线,需要激光源 宽芯线,聚光好,光源可采用激光或发光二极管
    耗散极小,高效 耗散大,低效
    黄色外皮 橙色或水绿色外皮

    2.4、无线传播介质

    无线传输介质指我们周围的自由空间。我们利用无线电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。在自由空间传输的电磁波根据频谱可将其分为无线电波、微波、红外线、激光等,信息被加载在电磁波上进行传输。
    无线传输的介质有:无线电波、红外线、微波、卫星和激光。在局域网中,通常只使用无线电波和红外线作为传输介质。无线传输介质通常用于广域互联网的广域链路的连接

  • 无线电波微波传输:
    无线电波是指在自由空间传播的射频在10的8次方~10的10次方Hz之间频段的电磁波。
    特性:频率越低,损耗越小,距离越远;频率越高,系统容量越大,覆盖距离越近。
    微波分类:分米波、厘米波、毫米波。
    传播方式:天波传播、地波传播、直线传播。
    传输方式:直射、反射、折射、穿透、衍射和散射。

  • 红外线传输:
    红外线是频率在10的12次方~10的14次方Hz之间的电磁波。无导向的红外线被广泛用于短距离通信。电视、录像机使用的遥控装置都利用了红外线装置。红外线有一个主要缺点:不能穿透坚实的物体。但正是由于这个原因,一间房屋里的红外系统不会对其他房间里的系统产生串扰,所以红外系统防窃听的安全性要比无线电系统好。正因为于此应用红外系统不需要得到政府的许可。

简洁概括:1、不受无线电波的干扰,近距离传输;2、受太阳光干扰大,不可穿墙。


  • 激光传输:
    通过装在楼顶的激光装置来连接两栋建筑物里的LAN。由于激光信号是单向传输,因此每栋楼房都得有自己的激光以及测光的装置。激光传输的缺点之一是不能穿透雨和浓雾,但是在晴天里可以工作的很好。

简洁概括:1、传输距离远,延时长;2、直线传播,不能穿越障碍。