傳輸媒體三大問題:
attenuation(訊號衰減)：由訊號送出時能量的損失
延遲干擾：速度上的差異造成接收訊號時distortion(失真)
noise(雜訊)：來自傳送端的多餘能量,分為
thermal noise(熱流雜訊)：由線路上電子的隨機移動造成,無法避免
交叉通話,或稱Cross Talk(串音):附近對線所產生的雜訊
電流流經導體都會產生RFI(Radio Frequency Interference,電波干擾)相鄰的導體的電流方向一致,彼此干擾會重疊,電流方向相反則彼此抵消
impulse noise(脈衝雜訊)：由電源線上的突波或其他原因造成的
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wireless communication(無線通訊)
與有線的差異性
decreased signal strength(訊號強度的衰減)
低頻可穿越物體,但能量隨距離遞減,也稱為path loss(路徑損耗)
高頻時成直線易受物體干擾,所有頻率皆易受電子裝備干擾
multipath proagation(多路徑傳播):訊號傳送時會向四面八方發送,會導致接收端收到的訊號模糊不清
interference from other sources:易受干擾,無法偵測碰撞
interference大致分為:
narrowband(窄頻):與spread-spectrum相對的技術
簡易的解決方法是改變ap使用的通道,也可使用spectrum analyzer(頻譜分析儀)找出窄頻來源
干擾原因包括cb無線電或香腸族無線電
all band(所有波段):
bluetooth每秒會在2.4ghz範圍附近跳躍數次,會造成802.11b網路上之嚴重干擾
微波爐散出的microwave(微波),即使是1瓦特也會對radio frequency(無線電頻率)造成干擾
使用2.4ghz頻譜的無線電話,也會造成網路效能下降
weather(氣候)
濃霧或高濕度的環境會影響無線網路的通訊品質
閃電可能對大氣充電,而改變了傳輸訊的路徑
ps:
hidden terminal problem(隱藏端點問題)
B可連到A和C,但A與C無法互連, 會干擾B
障礙物和Signal attenuation/fading(衰減)都會產生此問題
不過此問題可透過RTS/CTS機制解決
…
實體層特性
SNR越高,BER越低
在相同SNR下,高位元傳輸速率的調變技術,會有較高的BER
ex:qam256(8Mbps)會比qam16(4mbps)有較高的BER,但若BER過高,高速率也無用
ps:
SNR和BER變化時,常透過動態地選擇調變技術,是為了在合理的BER下用最高速率
ps:
SNR(signal-to-noise ratio,訊號雜訊比):收到的訊號與雜訊強度的相對計量單位,以dB(分貝)為單位
BER(bit error ratio,位元錯誤率)
…
常見的傳輸方式有以下:
無線電波：頻率範圍75khz-10mhz之間的電磁波,也稱RF(radio frequency,射頻)電波,可在每個方向廣播,多頻率,頻率愈高,傳送愈遠
Microwave(微波)：頻率範圍0.3ghz-300ghz間,波長範圍約在1m至1mm,以直線傳送,用於長途電話通訊,行動電話,電視,傳播,會被雨水吸收,經濟(每50公里設微波塔即可)
IR(infrared,紅外線)及毫米波：波長在1毫米到770奈米之間,短程通訊,用於搖控器等,無法穿越物體
光波傳輸：兩端互架雷射(含雷射器及光檢測器),頻寬高成本低,但不能貫穿兩水或厚霧
頻段分為:
一般頻段:需執照也需花錢購買
ISM頻段:工業科學醫用頻段,可任意使用頻率傳輸,但範圍小不會互相干擾,且不需執照使用的頻段
各國規定不同,如美國的ISM有902-928MHz,2400-2484.5MHz,5725-5850MHz,而歐洲是900Mhz,各國共同的是2.4ghz
常用頻段說明
900mhz:可支援行動電話及其它的消費性產品,因此band太過擁擠,會常碰到平擾情況
2.4ghz:最大傳輸範圍可達25英哩,易受微波爐及電達設備干擾,藍芽及一些802.11,802.11g,802.11b使用
5ghz:供高速數據裝置使用,802.11a使用
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無線電話
cordless phone(室內無線電話)
mobile phone(行動電話),也稱cell phone(蜂巢式電話)
第一代行動電話：類比式聲音
IMTS(improved mobile telephone system,改良式的行動電話系統)
AMPS(advanced mobile phone system,先進式行動電話系統)
在日本用為MCS-L1,在英國用為TACS,此設備被稱為蜂巢式系統
小系統中的所有基地台會連到MTSO(行動式電話交換局)或MSC(行動交換中心)的設備
ps:
從一個基地台到另一個叫交遞handoff,又分：
soft handoff(軟式交遞)
hard handoff(硬式交遞)
第二代行動電話：數位式聲音,voice channels
D-AMPS(數位式先進行動電話系統),AMPS第二代,採FDM和TDM將頻譜分割為頻道
IS-136 TDMA,
GSM(global system for mobile communications,全球行動通訊系統)：和DAMPS類式,整合FDMA和TDMA技術
CDMA(code division multiple access,分碼多重存取):第三代行動電話基礎
PDC(personal communication services,個人通訊服務):只在日本用,D-AMPS修改版
2.5G,voice and data channel
EDGE(enhanced data rates for gsm evolution,GSM增強型資料傳輸率)
GPRS(general packet radio service,整合封包無線電服務):建構於D-AMPS或GSM上的覆蓋封包網路overlay ip network
3G(第三代行動電話)：數位式語音及資料
W-CDMA(wideband-CDMA,寬頻多碼多重存取)：ericsson提出,採DSSS,可和GSM互連
歐盟力推此系統並稱之UMTS(universal mobile telecommunication system,全球行動電訊系統)
CDMA2000:qualcomm提出,採DSSS,不能和GSM互連,美規
參考cnet
| 網路類型 | 技術名稱 | 涵蓋範圍 | 頻寬 | 上網能力 | 移動能力 |
| WPAN | 藍芽、Wireless USB… | 十公尺內 | 各技術不同 | 間接 | 無 |
| WLAN | WiFi 802.11b | 數十公尺 | 11M | 間接 | 極低 |
| WiFi 802.11g | 54M | ||||
| WiFi 802.11a | 54M | ||||
| 802.11n (MIMO) | 300M | ||||
| WMAN | WiMAX 802.16d | 數十公里 | 70M | 間接 | 無 |
| WiMAX 802.16e | 70M | 高 | |||
| WWAN | GPRS(2.5G) | 極大 | 20~40K | 直接 | 極高 |
| WCDMA(3G) | 384K/128K | ||||
| CDMA2000(3G) | 153.6K/153.6K | ||||
| WCDMA+HSDPA(3.5G) | 14.4M/384K | ||||
| WCDMA+HSDPA +HSUPA(3.75G) | 上行5.76M | ||||
| 3G LTE | 100M/50M |
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Twisted Pair Cable(雙絞線):
在ethernet纜線的規格中屬於10BaseT,…等
兩對或四對相互纏繞的銅線組成,最長距離約100公尺,傳輸型態為base(基頻)
纏繞可提供cancellation(扺銷)與differential signal(差動式訊號)來滅少雜訊影響(ex:電磁干擾),避免crosstalk
連接器和插座使用RJ-45,也稱iso8877
若在不同對線上傳輸,可支援全雙工
提高傳輸品質建議
線材含銅率要高
理想長度建議在50公尺內
避開大電源
避開高溫環境
雙絞線兩種型態為:
STP(Shielded Twisted Pair,屏蔽雙絞線):有一層導電金屬膜將每對雙絞線包裹起來,且這四對又在另外包覆一次,提供更好的抗干擾能力
ScTP(screened twisted pair):也稱錫鉑封雙絞線,STP的另一種形式,只有用金屬箔包覆這四對雙絞線
STP和ScTP需接地,較難安裝,若安裝錯誤則容易受干擾,且成本較高
UTP(Unshielded Twisted Pair,非屏蔽雙絞線):易受雜訊甘擾,價格最低,不需接地
(EIA)(TIA)(NEMA)等機構的UTP雙絞線標準等級
CATEGORY-1 1983年廣泛用老式電話線,不適合高速傳輸,主要用於語音傳輸
CATEGORY-2 4Mbps,傳輸頻率1mhz,用於舊的tokenring
CATEGORY-3 10Mbps 91m,傳輸頻率16mhz,LAN網線最低低…級了
CATEGORY-4 16Mbps 91m,傳輸頻率20mhz,Token Ring網路用最低等級
CATEGORY-5 100Mbps 91m,傳輸頻率100mhz,也稱5號線,速度和抗干擾優,可用在FDDI網路上,1988
CATEGORY-5e 1000Mbps,可用在FDDI網路,Gigabit Ethernet,和5號線價格差不多
CATEGORY-6 1000Mbps可超過,傳輸頻率250mhz,可用在FDDI網路,Gigabit Ethernet
CATEGORY-6a 傳輸頻率500mhz,可用於10Gigabit Ethernet
CATEGORY-7 傳輸頻率600mhz,用於10Gigabit Ethernet
ps:cate越高纏繞的密度越高,因此成本越高
RJ-45
有8條顏色的線
帶有正極的電壓有兩對,視為tip(尖端),t1-t4
帶有負極的電壓有兩對,稱為ring(環),r1-r4
由左而右為:1白橘+2橘 ,3白綠+4藍 ,5白藍+6綠 ,7白棕+8棕
線1傳送正電,線2傳送負電,線3接收正電,線6接收負電
在fast ethernet中:12網路傳送用,36網路接收用,78電話用,45保留
由於傳輸與接收用不同的線,因此不會發生碰撞,並能順利進行full duplex傳輸
ps:gigabit ethernet使用8條線,Token Ring使用36和45
依線的排列不同分為
straight-through(標準連接線),雙絞線兩邊接頭的線材排列順序一樣的
ex:一端的順序為標準12345678,另一端的順序也為標準12345678
使用時機:設備兩邊的連接埠只標示一個x時使用,像是switch對router或pc或server,hub對pc或server
crossover(跳線),交錯某一雙絞線使線性連線的設備上可正確的排列傳及接收訊號
12跳36,連接頭的其中一端要將原來1的位置和3對調,及2的位置要和6對調
ex:一端的順序為標準12345678,另一端的順序需改為36145278
使用時機:設備兩邊的連接埠都標示x時使用,像是相同設備互接,或switch對hub,router對pc
rollover(對接線),也稱console線,兩端的位置相反,且其中一端通常可連接pc的com port
ex:一端的順序為標準12345678,另一端的順序需改為87654321
使用時機:cisco設備的console port使用
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Coaxial Cable(同軸電纜)
中央是一條被隔離層保護著的銅導芯,其外隔著一層絕緣體還有一層導體金屬網,在最外層則是保護外皮
4個主要部部份由內而外為,銅製導體,塑膠絕緣體,纏絲銅線遮蔽,外部護套
比雙絞線更高的抗干擾要求,最高傳輸10Mbps,最長距離約500尺,傳輸型態為base(基頻),
在同一條線上傳輸,因此只支援半雙工
coaxial cable分為:
RG-11 也稱thicknet(粗型乙太網路),在ethernet纜線的規格中屬於10Base5
50歐姆 10Mbps 500米 厚0.4 英寸,適合LAN用(RG-8,9也可),連接用transceiver
MAU(medium attachment unit,媒體附掛單元)或叫(transceiver收發器):接同軸和aui纜線,同區段含repeater最多連100台電腦
AUI(attachment unit interface)纜線,又稱transceiver cable(收發器纜線),兩端為db-15接頭,接終端和收發器,最長50尺
收發器分接頭,或叫vampire tap(吸血鬼接頭):咬住同軸的分接頭
纜線終端器：放在同軸兩端
RG-58A/U 也稱thinnet(細型乙太網路),在ethernet纜線的規格中屬於10Base2
50歐姆 10Mbps 200米(185m) 厚0.18 英寸,適合LAN用,連接頭為BNC接頭
BNC連線
1網路兩端使用50歐姆終端電阻
2網線和網卡之間要用T型接頭
3網線最短不能少於 1 米
ps:bnc網段最多只能接30台電腦
RG-59/U 厚0.25英寸 75歐姆 用在Cable TV和ARCnet
RG-62/U 厚0.25英寸 用在ARCnet和IBM終端上
Transceiver(收發器)
Transmitter-Receiver或drop cable(引線電纜)10base5用
用在同一個網路上的兩種不同傳輸媒介的連接.
ex:一端用COXIAL CABLE,另一端使用雙絞線連進電腦
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Fiber Optic Cable(光纖網線) 155Mbps 4827m
抗干擾能力特強,不會受EMI(電磁干擾)和RFI(射頻干擾)輕且細,且傳輸量大,距離遠訊號衰減少,傳送長距離能保持極佳的訊號品質高安全,較難分接竊聽
成本高,但在長距離應用的成本比銅製纜線低脆弱使用GBIC連接通常有兩條線各負責傳輸與接收,可支援全雙工
FIBER通常由5個部份組成:core(核心):由矽土(二氧化矽)與其它成份組成的玻璃纖維cladding(包覆):圍繞在核心外,由矽土製成,用來讓光維持在核心中buffer(緩衝器):圍繞在包覆外,通常為塑膠,可保護核心與包覆免受傷害strengthening material(加強物質):圍繞在緩衝器外,通常為克拉纖維,避免在安裝時受到拉扯outer jacket(外部護套):包圍著纜線,以保護光纖纜線的磨損腐蝕與其它污染
光在玻璃纖維裡傳導,其外由一層cladding外衣保護﹐整根或多根導線隔著一層絕緣材料被包裹在塑膠外套
導光是利用core折射率大於cladding折射率
依容許光射線數量分為:
multimode fiber(多模光纖):可多個光射線在光纖移動許多不同的光線以不同的角度行進,每條光線被稱做有不同模式,軸心直徑50微米,色散較大,以led做光源,接頭類型SC
多模梯階指數光纖(Step-index Multimode Fiber)：核心密度固定，成本較低，但傳送距離短(2公里)且傳送速率低(140Mbps)。
多模平滑指數光纖(Graded-index Multimode Fiber)：核心密度中央最高且逐漸往外遞減，傳送距離長。
ps:線通常是橘色
single-mode fiber(單模光纖):只能一個光射線在光纖移動如同光波導管且光線只能直線前進,距離長可達30公里,軸心直徑8-10微米,色散較小,以雷射做光源,接頭類型ST
ps:線通常是黃色
其他相關名詞
色散chromatic dispersion：送至光纖的光脈衝向外擴展
光孤子soliton:使色散現象消失的脈衝
光源：發光二極體LED或注入式電射二極體ILD
GBIC(10億位元組介面轉換器)是一個transceiver(收發器),作為ethernet和光纖的介面可將串列電流轉換成光學訊號,或光學訊號轉換成數位電流種類包括
1000base-sx(短波長)
1000base-lx/lh(長波長/長距離)
1000base-zx(延伸的距離)
可用在SC fiber-optic,RJ-45 UTP connectors
SFP(small form factor pluggable)
GBIC的升級版本,部份廠商稱SFP為MINI-GBIC(小型化GBIC)
比GBIC小一半,功能基本上和GBIC相同
可用在LC and MT-RJ fiber-optic,RJ-45 UTP connectors
ps:
The fiber-based modules always have
the receive fiber on the left connector and the transmit fiber on the right connector,
as you face the connectors.
常見fiber接頭有以下LC連接switch上的SPF(mini GBIC)
SC連接switch上的GBIC FC常用於fiber終端盒 ST常用於連接fiber配線盤