實體層簡介 - 翻轉工作室

例如，Ethernet 網路採用曼特斯特編碼、Fast Ethernet 網路採用 8B/6T 編碼、FDDI 採用 4B/5B 編碼。

本章先介紹實體層的相關技術，而其他特殊技術則會在使用到的章節裡另外 ... 電腦網路與連結技術：第二章 實體層     下一頁 第二章實體層  內容： 2-1實體層簡介 2-2傳輸媒介的種類 2-2-1雙絞線 2-2-2同軸電纜 2-2-3光纖纜線 2-2-4無線傳輸 2-2-5傳輸媒介的選擇 各種傳輸媒介的特性與其應用範圍、訊號方式、編碼技巧、基頻和寬頻傳輸、以及光纖通訊等技術。

2-1 實體層簡介 電腦之間要傳輸訊息，必須透過實體連線（無論有線或無線傳輸）的銜接，將資料轉換成訊號傳遞給對方；而對方接收到訊號後，則須再轉換回原來資料。

在這裡面牽涉到：傳輸媒介的規範、資料如何轉換成訊號（訊號方式）、訊號電位水準、訊號如何在傳輸媒介上傳送（傳輸技術）、傳輸媒介的多工技術、甚至接續端子的規範等等，都是『實體層』（PhysicalLayer）必須負責定義的。

各種網路為了配合它所提供的特殊功能或環境需求，對所屬的實體層都有特別規範，希望製造商能依照這些規範製造網路產品，使不同廠商所生產的網路都能互相連接。

例如，Ethernet網路採用曼特斯特編碼、FastEthernet網路採用8B/6T編碼、FDDI採用4B/5B編碼。

本章先介紹實體層的相關技術，而其他特殊技術則會在使用到的章節裡另外介紹。

2-2  傳輸媒介的種類 『傳輸媒介』（TransmissionMedium）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』（TwistedPair）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』(ShieldedTwistedPair,STP)和『無遮蔽式雙絞線』(UnshieldedTwistedPair,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（Category3,Cat-3UTP）和第五級（Category-5,Cat-5UTP）兩種。

Cat-3UTP適用於10Mbps的傳輸，而Cat-5UTP則可用於100或1000Mbps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及100BaseT的Ethernet等。

2-2-2同軸電纜 『同軸電纜』（CoaxialCable）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： 圖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300~750MHz，平均每個頻道頻寬為6MHz，平均每個頻道傳輸速率為20Mbps，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』（CableTelevision,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』（OpticalFiber）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（LaserDiode）的光源發射器和接收器較昂貴，一般都配合單模（Single–mode）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。

圖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 光 纖 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-5UTP或STP）。

(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。

  翻轉工作室：粘添壽   電腦網路與連結技術： 第一章電腦網路概論 第二章實體層 2-1實體層簡介 2-2傳輸媒介的種類 2-3數據傳輸的相關技術 2-4數位資料與數位訊號 2-5數位資料與類比訊號 2-6類比資料與數位訊號 2-7類比資料與類比訊號 2-8基頻傳輸技術 2-9寬頻傳輸技術 2-10傳輸頻寬 2-11傳輸媒介的多工技術 2-12光纖通訊 2-13通訊鏈路的方向性 2-14習題 第三章鏈路層 第四章網路層 第五章傳輸層 第六章 交談層、表現層與應用層 第七章區域網路模型 第八章FastEthernet網路 第九章GigabitEthernet網路 第十章區域網路連結技術 第十一章ATM電信網路 第十二章ATM網路連結技術 第十三章TCP/IP與Internet連結技術 第十四章廣域網路連結技術與寬頻網路 第十五章WirelessLAN網路 第十六章BluetoothLAN網路 第十七章Token-Bus與Token-Ring網路 第十八章FDDI/CDDI網路     翻轉電子書系列： 資訊與網路安全技術 電子商務安全概論 Java程式設計(一)含程式邏輯 Java 程式設計(二)含物件導向 資料庫系統概論(含邏輯設計) 資料庫程式設計-PHP+MySQL 網路規劃與管理技術 電腦網路與連結技術 TCP/IP協定與Internet網路 Linux伺服器管理-CentOS Unix/Linux系統管理實務