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二等奖获奖作品    
浅识有线网络通信原理
发表时间:2022-01-03     阅读次数:

作品介绍

作品名称浅识有线网络通信原理

作 者:惠高峰/永宁县回民高级中学

作品简介:较为详细的阐述了有线网络通信原理


浅识有线网络通信原理

既然我们处在网络与信息的时代,那现在的有线网络到底是如何进行信息传输呢?

我们先需了解两个信号:

模拟信号(图1-1.1)

数字信号(图1-1.2)

在电子线路中的信号叫电信号,将电信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号是指信号随时间的变化是连续的,即任意时间总是有一个瞬态的信号量与之对应,所以又把模拟信号叫连续信号。例如我们说话时发出的声音物理上称为声波,就属于模拟信号。数字信号是变量离散的信号,是不连续的。例如在计算机电路中就是用数字信号来表达和存储信息。

还需了解一下ASCII码(读作阿斯科码)这个概念。我们在计算机内部采用的是二进制数而不是日常的十进制数,就是说在计算机中只能使用数字0和1的组合来表达和存储信息。再具体点说就是采用7位或8位二进制数来表示字符(一个英文字母、数字、标点或控制符号),通过这样的二进制数组合对字符进行二进制编码,若是图形、音频与视频数据的话则可分别采用多种编码格式。(若是汉字的话就采用GB2312编码汉字编码方式可查阅相关资料,此处不赘述。)这种由7位或8位二进制组成的编码就叫ASCII码(美国国家信息交换标准代码(American Standard Code for Information Interchange)如图1-2),现为国际通用的信息交换标准代码,这样在计算机中就有了大家都认可的统一标准—ASCII码来表达和和存储信息。如我们要传输字符“A”这个信息,就变成只要传输与字符“A”对应的ASCII码“01000001”(查看ASCII码对照表可知“A”的ASCII码)即可。这样的话在电路中就有了与ASCII码“01000001”对应的数字信号。

那在主机(计算机)之间或主机(计算机)与服务器间具体如何传输ASCII码“01000001”所对应的数字信号?在网络初期运营商利用了已经架设的电话线来进行有线网络传输,但是电话线传输的是适合自己口味的模拟信号而不是数字信号,那怎么办?必须使用调制解调器(俗称的“猫”,取其英文Modem发音的谐音,如图1-3)。第一步:通过调制解调器把计算机中ASCII码“01000001”对应的数字信号(图1-4.1)翻译为模拟信号

如图(1-4.2)

第二步:电话线把适合于自己传输口味的模拟信号进行传输。第三步:在接收端的调制解调器把接收到的模拟信号逆翻译(还原)为传输前ASCII码“01000001”对应的数字信号(图1-4.1)。第四步:这个数字信号刚好又适合计算机口味被计算机顺利接收识别,这样就实现了对字符“A”这个信息的传输。在此过程中第二步的翻译和第三步的逆翻译就是分别通过调制解调器的调制和解调功能来实现的,所以调制解调器就是数字信号和模拟信号间互相转换的信号变换器。如运营商为我们提供的ADSL线路(非对称数字用户线路(Asymmetric Digital Subscriber Line)如图1-5)可同时打电话和上网。

这时候我们有疑问:难道只有电话线才可作为网络有线传输介质(材料)吗?当然不是了,常见传输介质

有线网络传输介质对比表

传输有线介质

传输速率:(在传输中千兆网速理论上指:

1000/8Mbps=125MB/s)

损耗及抗干扰性

适用场合

RJ-45接口双绞线

10Mbps和100Mbps

近距离耗损低,具有一定抗干扰能力

适宜于100m以内近距离传输

RJ-11接口电话线

ADSL上行速率(从用户到网络)为640kbps=0.64Mbps下行速率(从网络到用户)为8Mbps

信号损耗较低,具有一定抗干扰能力

适宜于中、远距离传输

同轴电缆

50Ω同轴电缆上限可达50Mbps,通常情况下为10Mbps

信号损耗较低,(但与光纤比损耗就很大),抗干扰能力强些,但无法应对强干扰环境

适宜于中距离传输

光纤

住户根据需求可引入千兆和百兆网速

在6—8km内基本没有损耗,在目前有线网络传输介质中抗干扰能力最强

适宜于远距离传输

这时我们又有新的疑问:电话线进行网络传输需要调制解调器,那如果换作光纤进行网络传输时还需要调制解调器吗?回答是肯定的。因为光纤传输的是光信号,而网络中的主机、服务器等设备识别的是电信号(此处具体指的是数字信号),这时的“猫”就换成光“猫”,也叫光调制解调器或单端口光端机(图1-7.1和1-7.2)。

我们看看光纤是如何进行信息传输?与电话线传输相似,只是这时光调制解调器进行的是光电信号的转换。我们把要传输的电信号先调制到光信号上,光纤把适合于自己传输口味的已调制的光信号远距离传输至光调制解调器,光调制解调器把接收到的光信号解调为电信号,电信号如愿以偿的进入主机、服务器等网络设备而被这些设备识别,这样就达到信息的顺利传递。

今天我们对有线网络传输原理就简单了解到这里。(注:文中之图及部分数据来源于网络或广东教育出版社信息技术选修3)

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