网络工程师必知的网络传输介质
晚上好，我的网工朋友。
高度互联的时代下，不管是日常的互联网浏览，还是全球范围内的数据传输，都离不开一个关键的组成部分：网络传输介质。
简而言之，就是在网络中传递信息的载体。
从光纤到无线电波，不同的传输介质构成了我们通信网络的基础骨架。而这些，你都了解吗？
别觉得不需要懂，每种传输介质都有其独特的特性，这些特性直接影响着网络中数据通信的质量和速度。
比如说，有线传输介质中，铜线和光纤以其稳定性和高速度特性，在大量的数据中心和核心网络中占据主导地位。
另一方面，无线传输介质中，如Wi-Fi和蜂窝网络，提供了空前的灵活性和便捷性，使得移动通信和远程访问成为可能。
了解这些不同介质的特性，你在工作中必能事半功倍！
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01 有线传输介质
01 同轴电缆
同轴电缆具有价格较便宜、铺设较方便的优点(相对于光纤而言)，所以，一般在小范围的监控系统中，由于传输距离很近，使用同轴电缆直接传送监控图象对图象质量的损伤不大，能满足实际要求。
但是，根据对同轴电缆自身特性的分析，当信号在同轴电缆内传输时其受到的衰减与传输距离和信号本身的频率有关。
一般来讲，信号频率越高，衰减越大。
视频信号的带宽很大，达到6MHz，并且，图象的色彩部分被调制在频率高端，这样，视频信号在同轴电缆内传输时不仅信号整体幅度受到衰减，而且各频率分量衰减量相差很大，特别是色彩部分衰减最大。
所以，同轴电缆只适合于近距离传输图象信号，当传输距离达到200 米左右时，图象质量将会明显下降，特别是色彩变得暗淡，有失真感。
在工程实际中，为了延长传输距离，要使用同轴放大器。
同轴放大器对视频信号具有一定的放大，并且还能通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿，以使接收端输出的视频信号失真尽量小。
但是，同轴放大器并不能无限制级联，一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联2 到3 个，否则无法保证视频传输质量，并且调整起来也很困难。
因此，在监控系统中使用同轴电缆时，为了保证有较好的图象质量，一般将传输距离范围限制在四、五百米左右。
另外，同轴电缆在监控系统中传输图象信号还存在着一些缺点：
1）同轴电缆本身受气候变化影响大，图象质量受到一定影响；
2）同轴电缆较粗，在密集监控应用时布线不太方便；
3）同轴电缆一般只能传视频信号，如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时，则需要另外布线；
4）同轴电缆抗干扰能力有限，无法应用于强干扰环境；
5）同轴放大器还存在着调整困难的缺点。
02 双绞网线
双绞网线的使用由来已久，电话传输使用的就是双网绞线，在很多工业控制系统中和干扰较大的场所以及远距离传输中都使用了双绞网线，我们今天广泛使用的局域网也是使用双绞网线对。
双绞网线之所以使用如此广泛，是因为它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点。
由于双绞网线对信号也存在着较大的衰减，所以传输距离远时，信号的频率不能太高，而高速信号比如以太网则只能限制在100m 以内（实际高品质网线可传播100米以上）。
对于视频信号而言，带宽达到6MHz，如果直接在双绞网线内传输，也会衰减很大，所以视频信号在双绞网线上要实现远距离传输，必须进行放大和补偿，双绞网线视频传输设备就是完成这种功能。
加上一对双绞网线视频收发设备后，可以将图象传输到1 至2km。
双绞网线和双绞网线视频传输设备价格都很便宜，不但没有增加系统造价，反而在距离增加时其造价与同轴电缆相比下降了许多。
所以，监控系统中用双绞网线进行传输具有明显的优势：
1）传输距离远、传输质量高。
由于在双绞网线收发器中采用了先进的处理技术，极好地补偿了双绞网线对视频信号幅度的衰减以及不同频率间的衰减差，保持了原始图象的亮度和色彩以及实时性，在传输距离达到1km 或更远时，图象信号基本无失真。如果采用中继方式，传输距离会更远。
2）布线方便、线缆利用率高。
一对普通电话线就可以用来传送视频信号。另外，楼宇大厦内广泛铺设的6类非屏蔽双绞线中任取一对就可以传送一路视频信号，无须另外布线，即使是重新布线，6 类缆也比同轴缆容易。此外，一根6类缆内有4 对双绞线，如果使用一对线传送视频信号，另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号，提高了线缆利用率，同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦，减少了工程造价。
3）抗干扰能力强。
双绞网线能有效抑制共模干扰，即使在强干扰环境下，双绞网线也能传送极好的图象信号。而且，使用一根缆内的几对双绞网线分别传送不同的信号，相互之间不会发生干扰。
4）可靠性高、使用方便。
利用双绞网线传输视频信号，在前端要接入专用发射机，在控制中心要接入专用接收机。这种双绞网线传输设备价格便宜，使用起来也很简单，无需专业知识，也无太多的操作，一次安装，长期稳定工作。
5）价格便宜，取材方便。
由于使用的是目前广泛使用的普通6类非屏蔽电缆或普通电话线，购买容易，而且价格也很便宜，给工程应用带来极大的方便。
双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线
屏蔽双绞线（有金属绝缘层） STP （很少有使用了，造价太贵）
非屏蔽双绞线 UTP
EIA/TIA
03 线序使用说明
口诀：同种设备用直通(平行线),异种设备用交叉线
交叉线的做法是：一头采用568A标准，一头采用568B标准
平行线的做法是：两头同为568A标准或版568B标准，（一般用到的都是568B平行线的做法）
但现在的路由交换机等比较聪明了。会自己识别，所以都用a类或者b类都可以（用B类多）。
3种线序：
- 橙白，橙，绿白，绿，蓝白，蓝，棕白，棕 标准线序
- 橙白，橙，绿白，蓝，蓝白，绿，棕白，棕 T568B线序（最常用的是这个）
- 绿白，绿，橙白，蓝，蓝白，橙，棕白，棕 T568A线序
说明：
- 1—TX+Tranceive Data+ (发信号+)（+表示1，-表示0）
- 2—TX-Tranceive Data- (发信号-)
- 3—RX+Receive Data+ (收信号+)
- 4—n/cNot connected (空脚)
- 5—n/cNot connected (空脚)
- 6—RX-Receive Data- (收信号-)
- 7—n/cNot connected (空脚)
- 8—n/cNot connected (空脚)
- 双绞线最多传输数据距离是100m（64B）
网线大致分为下面类别：
- 类别预告，防干扰越好，质量越好，网速越快。
- 3类
- 4类
- 5类 ——最便宜的一般都是5类，介绍说可以达100Mbps，实际上只能达到五六Mbps
- 超5类
- 6类
- 超6类
04 光纤
光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。
双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。
另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。
光端机可以提供一路和多路图象接口，还可以提供双向音频接口、 一路和多路各种类型的双向数据接口（包括RS232、RS485、以太网等），将它们集成到一根光纤上传输。
光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。
近些年来，由于光纤通信技术的飞速发展，光纤和光器件的价格下降很快，使得光纤监控系统的造价大幅降低，所以光纤和光端机在监控系统中的应用越来越普及。
不过，使用光纤和光端机需要一定的专业知识和专用设备，这给工程施工和用户使用带来了一定的困难。
另外，对于短距离、小规模的监控系统来说，使用光纤传输不够经济，因此一般都使用双绞网线。
02 无线传输介质
我们利用无线电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。
在自由空间传输的电磁波根据频谱可将其分为无线电波、微波、红外线、激光等，信息被加载在电磁波上进行传输。
无线传输的介质有：无线电波、红外线、微波、卫星和激光。
在局域网中，通常只使用无线电波和红外线作为传输介质。无线传输介质通常用于广域互联网的广域链路的连接。
无线传输的优点在于安装、移动以及变更都较容易，不会受到环境的限制。但信号在传输过程中容易受到干扰和被窃取，且初期的安装费用较高。
01 微波传输
微波传输就是微波通信，微波通信，英文是Microwave Communication，是指使用微波（Microwave）作为载波，携带信息，进行中继通信的方式。
微波是频率在10的8次方~10的10次方Hz之间的电磁波。在100MHz以上，微波就可以沿直线传播，因此可以集中于一点。
通过抛物线状天线把所有的能量集中于一小束，便可以防止他人窃取信号和减少其他信号对它的干扰，但是发射天线和接收天线必须精确地对准。
由于微波沿直线传播，所以如果微波塔相距太远，地表就会挡住去路。
因此，隔一段距离就需要一个中继站，微波塔越高，传的距离越远。微波通信被广泛用于长途电话通信、监察电话、电视传播和其他方面的应用。
日常生活中看到比较多的移动通信基站是这样的：
还有一种微波设备——微波通信天线：
近距离是这样的：
微波，是频率范围300MHz~3THz的电磁波（1THz=1000GHz），也就是说，波长范围是1米~0.1毫米（光速=波长×频率）。
微波通信并没有使用微波的全部频率，而是主要使用3GHz-40Ghz这个范围。
工程师们将部分微波波段进行了定义，并且单独命名，例如我们经常听说的Ka波段、Ku波段、C波段等。
常用微波波段的划分如下：
02 红外线
红外线是频率在10的12次方~10的14次方Hz之间的电磁波。
无导向的红外线被广泛用于短距离通信。
电视、录像机使用的遥控装置都利用了红外线 装置。
红外线有一个主要缺点：
不能穿透坚实的物体。但正是由于这个原因，一间房屋里的红外系统不会对其他房间里的系统产生串扰，所以红外系统防窃听的安全性要比无线电系统好。
03 激光传输
通过装在楼顶的激光装置来连接两栋建筑物里的LAN。
由于激光信号是单向传输，因此每栋楼房都得有自己的激光以及测光的装置。
激光传输的缺点之一是不能穿透雨和浓雾，但是在晴天里可以工作的很好。
整理：老杨丨10年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部