数据传输介质
[课程名称]---计算机网络基础
[课题]---数据传输介质
[课时分配]---2课时
[教学目的]---1. 了解计算机网络中使用的传输介质有哪些。

2. 掌握三种有线传输介质的组成以及特性。

[教学要求]---1. 要求学生认真仔细地观察3种有线数据传输介质的物理外观。

2. 要求能识别常见的有线传输介质并且了解他们的特性。

[教学重点]---双绞线和光纤的特性
[教学难点]---光纤的传输原理
[教学方法]---使用实物讲解三种有线传输介质，采用对比的方式介绍其性能。

[作业]---完成课堂布置的2个作业
[教学过程及内容]：
（一）复习上节课内容：
计算机的网络拓扑结构：星型、环型、树型、网状、总线型
（二）引入本节内容：数据传输介质
一、双绞线（Twisted Pair）
1. 结构特点
☐由2根、4根、或者8根相互绝缘的导线组成
☐颜色相近（橙-白橙、蓝-白蓝、绿-白绿、棕-白棕）的导线扭在一起☐铜质线芯，直径0. 5 mm，灰色的橡胶保护层
图1 双绞线横断面图2 双绞线实物图
看图2提问：
问题一：为什么将双绞线成对扭在一起？
解答：将每对导线扭在一起的目的是降低导线之间的电磁干扰。

2. 传输特性
☐模拟信号和数字信号均可传输
☐传输数字信号时，带宽可达268kHz，最高传输速率100Mbps
☐传输距离最长可到1Km（注意：本节内容中提到的传输距离指的是无中继器下单段的最大传输距离）
☐主要用于点对点（以往知识点的回顾：点对点网络形式和多点连接网络形式）的网络形式中
3. 分类
☐屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair）：有箔屏蔽网
☐非屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）：价格低于STP
☐双绞线的五种型号：1类、2类、3类、4类、5类
4. 其他特性
价格低、抗干扰能力低
二、光导纤维（Fiber）
1. 物理组成
☐高折射率的玻璃纤芯
☐低折射率的玻璃包层
☐保护用的树脂涂敷层
图3 单根光纤结构示意图
问题二：为什么要让涂敷层和纤芯的折射率不同？
2．光纤的分类及其特点（见表1）
表1 光纤的分类及其特性
☐ 注意：“模”就是以一定的角度进入光纤的一束光线。

3. 光纤的传输原理（如图4、图5所示）
☐ 单模光纤：激光二极管作光源，光沿纤芯直线传播
☐ 多模光纤：发光二极管作光源，光在光纤中波浪式传播
说明：光从高折射率的纤芯射向低折射率的包层，入射角大于临界角的光发生全反射；入射角小于临界角的光发生折射，即光被包层吸收。

图4 单模光纤传输方式示意图
图5 多模光纤传输方式示意图
解答问题二：因为光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，光能量会损失，为了避免光信号损失，让光从某一角度入射到纤芯和涂敷层的界面时，由于纤芯折射率高于涂敷层，满足光发生全反射（是的光信号能量不损失）的条件，使得光可以在纤芯中不断发生全反射而实现信号的传输。

4. 光纤的优缺点
优点：频带宽、传输容量大、重量轻、体积小、不受电磁和静电干扰、无串音干扰、保密性强、原料丰富。

缺点：价格高、安装、连接、分接困难
三. 同轴电缆（Coaxial-cable）
1. 物理组成（如图6所示）
☐内导体：铜芯，直径5~10mm
☐外导体：金属网状结构
☐绝缘层：将内外导体绝缘
☐保护层：保护电缆
图6 同轴电缆结构示意
图
2．同轴电缆的分类及特性（见表2）
表2 同轴电缆的分类
四、无线数据传输介质
无线介质：是指信号通过空气传输，信号不能约束在一个物理导体内。

1．无线电波
（1）原理
利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接受端的通信方式。

（2）使用的频率一般在3MHz~1GHz。

（3）传播特性
低频无线电波能轻易绕过障碍物，但带宽较低；高频无线电波趋于直线传播，易受障碍物阻挡。

无线电波易受电磁干扰。

2．微波
（1）将100MHz以上的无线电波能量集中在一点上，沿直线传播
（2）与无线电波的区别
无线电波是发散传播微，可以穿过障碍物；波是集中某一方向传播，传播受障碍物影响大，因此发射/接受装置一般要安装在建筑物顶部。

（3）优缺点
传输质量稳定，保密性差
3．红外
（1）使用红外线通过空气传播数据
（2）无需天线，一般用在房间或办公室大小的空间
（3）传输速率可以和光纤匹敌
4．射频
（1）信号通过特定的频率传输，计算机自带天线
（2）易被窃听，易被干扰
作业一：描述双绞线5种型号之间的区别以及应用场合。

作业二：从价格、抗干扰、频带宽度、最大传输距离等方面比较三种有线介质的性能。