電腦網路與連結技術:第二章 實體層   上一頁           下一頁

 

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2-2  傳輸媒介的種類

『傳輸媒介』(Transmission Medium的選擇除了考慮環境因素之外,傳輸速率和網路的可靠性也算是決定性的因素,以下介紹一般常用的傳輸媒介及其特性。

 

2-2-1雙絞線

『雙絞線』(Twisted Pair為表示有兩條導線絞絆在一起並互相絕緣。在一條絞線電纜(Cable)裡可能包含有4~2000對的雙絞線。雙絞線為目前使用最普遍的傳輸媒介,它是電話網路主要連線,價格最便宜、佈線也較簡單。一般建築物都有預留電話管線,如果能利用這些管線來佈放網路連線,便可以節省不少費用。也就是這樣,目前 ADSL 使用原來電話線路來連接網路,使網路的普及率快速提高。其特性如下:

(1) 雙絞線是利用電流傳導來傳遞訊號,容易受電磁波干擾。

(2) 又可分為『遮蔽式雙絞線』(Shielded Twisted Pair, STP)『無遮蔽式雙絞線』(Unshielded Twisted Pair, UTP),其中 STP 電纜的外殼因有銅網或銅箔環繞保護,較不易受外來電磁波干擾,但因線體比較僵硬,所以不容易佈線,且價格也較昂貴,一般網路上都採用 150 歐姆阻抗的纜線規格。UTP纜線因為沒有銅網保護,同一電纜內可包裝較多對雙絞線,佈線較容易,價格也較便宜。

(3) UTP依其銅導體的蕊心大小,又區分為若干個級數,常用的有第三級(Category 3, Cat-3 UTP)和第五級(Category-5, Cat-5 UTP)兩種。Cat-3 UTP 適用於 10 Mbps 的傳輸,而 Cat-5 UTP 則可用於 100 1000 Mbps 的網路。

(4) 因其使用電流傳遞訊號,比較適合於點對點(Point-to-point)的傳輸。

(5) 寬頻載波傳輸可達 1000 ~ 2000 公尺,如電話網路及ADSL網路等。

(6) 基頻之數位傳輸一般都限制在 100 公尺以內,如 10BaseT 100BaseT Ethernet等。

 

2-2-2 同軸電纜

『同軸電纜』(Coaxial Cable包含內外兩層導體,中間則為絕緣的材料,如圖 2-1 所示,可區分為50歐姆和75歐姆兩種阻抗規格。值得一提的是電纜阻抗大小和電纜粗細無關,而與構造有關(如材質、內外徑比例等)。電纜較粗者可傳送較遠距離、承載頻寬也較高;電纜較細者傳送距離較近、傳輸頻寬也較低。其特性如下:

2-1 同軸電纜結構圖

(1) 50 歐姆電纜用來傳送『基頻』(Baseband的數位訊號,傳輸速率大約為 10 ~ 100Mbps,傳輸的範圍大約為數公里(連線距離依照纜線粗細而定,一般規範為 2.5 公里),可接100部以上電腦。

(2) 75 歐姆電纜用來傳送『寬頻』(broadband的類比訊號,頻寬約為300~750 MHz,平均每個頻道頻寬為 6 MHz,平均每個頻道傳輸速率為 20 Mbps,傳輸的範圍大約為數公里(如 CATV 網路最遠可達 80 公里),可接500部以上電腦。

(3) 利用電波傳遞訊號,容易被其它電磁波訊號干擾。

(4) 較適合廣播傳輸模式(如 Ethernet 網路)。同軸電腦是利用電波傳遞,在網路上任何一點都可利用感應讀取或傳送訊息,因此較適合廣播網路。

(5) 目前寬頻網路已有許多是佈放同軸電纜,如『有線電視網路』(Cable Television, CATV,可結合有線電視廣播和雙向數據傳輸,不但傳輸速率高,而且價錢比ATM網路便宜。

 

2-2-3 光纖纜線

『光纖纜線』(Optical Fiber為目前骨幹網路的主要傳輸媒介,不但有較高的承載量,而且可傳輸較遠的距離。如圖 2-2 所示,一條光纖電纜裡可包含數十條緊密光纖導管組,一般每一條導管組是由 4 條緊貼在一起的光纖導管組組成。光纖纜線外圍也有保護層,從外表來看非常類似同軸電纜。光纖所傳遞的是光的訊號,因此必須有光源。常見的光源有兩種:發光二極體(LED)和雷射二極體(Laser)。其特性如下:

(1) 發光二極體(LED)的光源發射器和接收器較為便宜,大都配合多模(Multi-mode)光纖使用,價錢較便宜,傳輸距離也較近,大約在 1000 公尺以內。

(2) 雷射二極體(Laser Diode)的光源發射器和接收器較昂貴,一般都配合單模(Singlemode)光纖使用,傳輸距離可達數十公里。

(3) 光的傳遞不會受到電磁波影響,可佈放較惡劣的環境,甚至可以和高壓電纜佈放在一起。

(4) 光纖類似中空導管(Pipe),光訊號在中空導管中傳送就宛如水在水管中流動一樣,如果管道彎曲角度過大,將會影響光訊號的流動。因此,在光纖纜線內都有較硬的中心主幹,預防纜線過分彎曲。

(5) 基本上光是類比訊號(某一頻譜上的光),無論類比訊號或數位訊號都必須經過光電轉換器,將電流轉換成光訊號,或將光轉換成電流訊號。

(6) 光的傳送較適合點對點(Point-to-Point)的傳輸。

2-2 光纖纜線結構圖

 

2-2-4 無線傳輸

能將網路延伸得更無遠弗屆的是『無線傳輸』(Wireless,不論行動電話的連線、或無線區域網路的連接,都能使網路更加方便,而將整個電腦網路範圍擴展到任何角落,因此,政府也將無線網路列為國家重點科技項目之一,以下介紹幾種無線傳輸(有關無線網路的傳輸技術將在第十五章詳細說明):

(A) 無線電廣播(Radio

無線電傳輸可分為兩種:一種為定點式無線電網路,例如固定在某一範圍內的無線區域網路、或數位家庭所連結的生活電器用品等;另一種為移動式無線網路,如目前幾近人手一機的行動電話,在可見的未來,也會透過更新的技術,連結掌上型電腦、筆記型電腦、或汽車全球定位系統等等,實現行動生活的理想。

(B) 微波(Microwave

使用比無線電廣播更高的頻率來通訊。通常國際長途電話會使用微波並利用衛星來轉接。

(C) 紅外線(Infrared

遙控器即是使用紅外線來傳資料。目前印表機及手提電腦均有內建紅外線通訊介面。

(D) 雷射(Laser

除了在光纖上傳送外,也可在空中傳送。通常應用在建築物之間網路的連線使用。

 

2-2-5 傳輸媒介的選擇

雙絞線、同軸電纜和光纖等三種纜線是有線網路的主要傳輸媒介,表 2-1 為三種纜線的特性比較。對於在哪種環境下比較適合使用哪種纜線,我們必須考慮下列因素:

表 2-1 三種纜線特性比較

 

 

雙絞線

同軸電纜

 

傳輸訊號

電流訊號

電波訊號

光訊號

連接方式

電流導通

電波感應

感光

(1) 通訊協定:各種通訊協定在傳輸媒介上發送訊號可區分為廣播傳輸(Broadcast)和點對點傳輸(Point-to-Point)等兩種方式。同軸電纜比較適合廣播傳輸(如 Ethernet 網路),而光纖比較適合點對點的傳輸(如 Token-Ring 網路),雙絞線一般都使用於使用者端的點對點連線。

(2) 資料傳輸量:對於傳輸量較高且距離較遠的傳輸骨幹(Backbone),則會使用光纖纜線或同軸電纜,至於使用者端或近距離的傳輸,則使用雙絞線(Cat-5 UTPSTP)。

(3) 可靠度:網路可靠度高,表示訊號在傳送當中不容易受到外來雜訊干擾,或纜線之間所產生的『串音』。所以對於傳輸品質要求較高的傳輸線,不妨考慮使用光纖。

(4) 鋪設環境:一般在室外佈放光纖纜線較理想,室內可考慮其他纜線。對於環境較惡劣的環境也必須使用光纖。

 

 

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