第二章傳輸媒介與常見網路傳輸裝置

第二章傳輸媒介與常見網路傳輸裝置

議程 2-1 網路傳輸媒介 2-2 網路傳輸媒介連接器 2-3 常見網路傳輸裝置

2-1 網路傳輸媒介 • 網路的傳輸媒介通常會依據所使用的環境不同與其他因素的考量下有所差異，大致上可以區分為兩個較大的類型：有線傳輸（Wired Transmission）與無線傳輸（Wireless Transmission）。

有線傳輸通常會採用實體纜線來做為主要的傳輸媒介，這類型的傳輸媒介比較容易受到環境上的客觀因素影響，進而造成傳輸成效上的差異。有線傳輸通常會採用實體纜線來做為主要的傳輸媒介，這類型的傳輸媒介比較容易受到環境上的客觀因素影響，進而造成傳輸成效上的差異。 • 無線傳輸則通常運用在一些空間有較多限制條件下或是傳輸過程中需要具有較高的移動能力等考量下才會被採用。

不管採用那種類型的傳輸方式，最終的目的都是希望傳送端（Transmitter）與接收端（Receiver）能夠在有效地時間內達到最高的傳輸效能，且傳輸過程中的訊息能夠正確無誤。不管採用那種類型的傳輸方式，最終的目的都是希望傳送端（Transmitter）與接收端（Receiver）能夠在有效地時間內達到最高的傳輸效能，且傳輸過程中的訊息能夠正確無誤。

雙絞線（Twisted Pair）是由多組兩兩互相絕緣的導線按照一定的規範下互相纏繞（亦稱為對絞）在一起所製成的一種通用配線。 • 過去雙絞線主要的用途是做為傳輸類比訊號（Analog Signal）用，但目前通常是用來做為數位訊號（Digital Signal）的傳遞為主。依照型態可以區分為兩種： • 遮蔽式雙絞線（Shielded Twisted Pair；STP ) • 無遮蔽式雙絞線（Unshielded Twisted Pair；UTP）

遮蔽式雙絞線 無遮蔽式雙絞線

乙太網路（Ethernet）纜線命名說明 • 乙太網路是由IEEE 802.3工作群組針對網路存取所制定出來的一種標準規格，通常在乙太網路中，纜線的命名方式都會遵循著下列這種格式：N《Signal》X 。 • 其中的N代表的是每一秒鐘多少個megabits傳輸速率，而《Signal》則是用來表示傳輸的訊號類型（一般分為基頻（Baseband）與寬頻（Broadband）兩種），尾端的X則是代表某種特定乙太網路架構的系統識別。

基頻 VS 寬頻 • 基頻（Baseband）是一種訊號傳輸的技術，當應用在纜線或光纖電纜上傳送訊號時可以直接用數位訊號進行傳遞，而不用進行調變（modulation）的動作。 • 頻寬通常低於T1（1.544 Mbps）或E1（2.048 Mbps），一旦高於此數值的則改稱之為寬頻（broadband）。 • 此種傳輸方式通常會用於電腦週邊或是數據訊息的傳遞，一般來說如果運用在對外網路的溝通上，則會採用寬頻傳輸。

一般而言電磁訊號在傳輸時都會衍生一個「電生磁，磁生電」的問題。 • 加上雙絞線中的銅線彼此距離很近，當訊號在裡面進行傳輸時便會產生一些電磁干擾（Electromagnetic Interference；EMI）的現象，在這個領域中我們稱這類的電磁干擾為串音（Cross Talk）。

雙絞線所對絞的程度越高，串音現象的改善也會越明顯，傳輸效果也會更好，但相對地也會需要較高的成本支出。雙絞線所對絞的程度越高，串音現象的改善也會越明顯，傳輸效果也會更好，但相對地也會需要較高的成本支出。 • 雙絞線纜線使用上是最為普遍的，此類型的纜線會如此盛行的原因有好幾個，例如： • 雙絞線比其他種類的纜線都較為便宜。 • 可以容易被取得與安裝。

我們通常會依據不同的使用環境與成本考量下選用不同等級的雙絞纜線。我們通常會依據不同的使用環境與成本考量下選用不同等級的雙絞纜線。 • 一般我們會依據UL（Underwriter Laboratories）的Level系統與EIA / TIA（Electronic Industries Association / Telecommunication Industry Association；電子工業協會 / 電信工業協會）的Category系統所規範的纜線等級來進行選用。 • 由於這兩種類型的規範太過於相似，因此已經於1994年進行整合並重新將纜線等級分為Category 1～ Category 7 。

纜線類別 互絞程度傳輸頻率傳輸速率用途 Category 1 兩組對絞線（4條線路），未互絞 1 ~ 2 MHz -- 用於語音通訊上，無法進行資料的傳 Category 2 四組對絞線（8條線路），未互絞 4 MHz 最高達4 Mbps 4 Mpbs記號環網路 Category 3 四組對絞線（8條線路），每英吋絞3次 16 MHz 最高達10 Mbps 10BaseT、16 Mbps記號環網路 Category 4 四組對絞線（8條線路），每英吋絞3次 20 MHz 最高達16 Mbps 100BaseT4、16 Mbps記號環網路 Category 5 四組對絞線（8條線路），每英吋絞4次 100 MHz 最高達100 Mbps 100BaseT、100CDDI 網路 Category 5e （Category 5 增強型）四組對絞線（8條線路），每英吋絞4次 200 ~ 300 MHz 最高達1000 Mbps ATM網路、Gigabit Ethernet Category 6 四組對絞線（8條線路），每英吋絞4次 350 ~ 600 MHz 最高達2400 Mbps ATM網路、Gigabit Ethernet Category 6a 四組對絞線（8條線路），每英吋絞4次 500 MHz以上最高達 10000 Mbps以上 10G Ethernet Category 7 -- 600 MHz 以上預計可以達100000 Mbps以上 ISO/IEC 11801 Class F 纜線使用 • 表2-1EIA / TIA雙絞線等級分類 [1]Category 6 最高傳輸速率可以達1000 Mbps，為1998年12月起做為目前最新的一種標準。目前來說，纜線的使用以Category 5e與Category 6兩個較為普遍，而Category 7則是為了因應未來高速網路傳輸的需求所制定出來的一個新的標準，但目前此標準尚未完全。

通常纜線為了施工上的方便，多會在纜線外絕緣塑膠上標上纜線的等級與尺寸長度等記號。

同軸電纜線（Coaxial Cable）是一般纜線使用普及率僅次於雙絞線的傳輸媒介，但它可以容許傳輸的頻率範圍較大，因此價格也比其他纜線昂貴些。 • 同軸電纜線中心會包含一個銅製金屬導線（Inner Conductor），外面包覆一層塑膠絕緣保護外皮（Protective Jacket），這層絕緣外皮通常是由聚氯乙烯（PVC）或是鐵氟龍（Teflon）這兩種材質組成。

同軸電纜線一般會根據「RG分級系統」的規定來進行分類，因此劃分成很多不同的RG等級。同軸電纜線一般會根據「RG分級系統」的規定來進行分類，因此劃分成很多不同的RG等級。 • 在乙太網路中使用同軸電纜佈線可以分粗乙太網路（Thick Ethernet）與細乙太網路（Thin Ethernet）兩個類型。

光纖（Fiber-Optic）通訊概念是由美籍華人高錕與Georgo.A.Hockham博士於1966年依據介質波導理論所提出來的。光纖（Fiber-Optic）通訊概念是由美籍華人高錕與Georgo.A.Hockham博士於1966年依據介質波導理論所提出來的。 • 光纖纜線有別於其他電纜線的訊號傳遞方式，採用光波（Optical Signal）來做為訊號的傳遞。

光纖的種類可以依據其傳輸方式區分為單膜光纖（Single Mode）、級射率多膜光纖（Step-Index Multi Mode）與漸變折射率多膜光纖（Graded-Index Multi Mode）三種。

光纖纜線的主要運用通常是在網路的主要幹線上做為鋪設。光纖纜線的主要運用通常是在網路的主要幹線上做為鋪設。 • 其優點比起其他一般電纜線有著無法取代的特性，本身纜線的費用其實也不會太過於高昂。 • 目前光電轉換元件上的成本較高所以使用光纖纜線所需要的初期成本會比其他纜線較高些。

無線電傳輸是目前最為簡便且盛行的一種傳輸媒介方式，例如：廣播、行動電話通訊、無線網路等都是利用此種傳輸模式在進行。無線電傳輸是目前最為簡便且盛行的一種傳輸媒介方式，例如：廣播、行動電話通訊、無線網路等都是利用此種傳輸模式在進行。 • 無線電波是運用自由空間做為訊息傳遞的通道，因此不需要具備實體的媒介來串連裝置。 • 一般而言，無線電傳輸依據電波傳輸方式的差異可以分為地面波（Ground Wave）與天波（Sky Wave）兩種。

地面波的傳遞需要依賴直線波、地面反射波與地表波共同完成 。

天波的傳遞則是決定於電離層（Ionosphere）對發射天線與接收天線之間所提供的訊號路徑來決定。天波的傳遞則是決定於電離層（Ionosphere）對發射天線與接收天線之間所提供的訊號路徑來決定。 • 電離層通常會依據高度增加與分子密度的減低，依序分為D、E、F1與F2四層，白天時當所有的太陽光線穿透大氣層時，這四層電離層是完整存在的，夜晚由於沒有太陽光線的關係，僅會剩下F1與F2兩層所合併的F層。

2-2 網路傳輸媒介連接器 • N系列連接器與BNC連接器是用於同軸電纜纜線常見的兩種接頭，兩種連接器的設計都是採用公 / 母螺旋接頭方式。除了運用在乙太網路上之外，BNC連接器通常還會用在高階顯示器上。 • 這種連接器的特性是他會將電腦訊號區分為R、G、B、水平與垂直五種訊號輸入到顯示器上，因為訊號是分隔開來進行傳輸所以比較不容易受到雜訊的干擾。

RJ-11連接器用於大部分的電話系統，內有兩組不對絞線（4條線路），而RJ-45則是採用四組對絞線（8條線路） 。 • 目前我們的UTP線路幾乎都是使用RJ-45連接器接頭所壓製的纜線在進行使用，通常RJ系列的連接每個接點為了可以增強其金屬傳導與防鏽蝕能力，會在接點上鍍上一層約50微米薄薄的金膜。

光纖纜線所使用的連接器比較常見的形態有ST（Straight Tip）、SC（Subscriber Connector）與MT-RJ（Mechanical Transfer Registered Jack）三種。

2-3 常見網路傳輸裝置 • 電腦系統通常是以數位方式來進行資料的處理，但數位訊號對於長距離的傳遞而言並不適合，因此長距離訊息傳遞我們通常會以類比訊號來進行處理。 • 我們會需要一個可以將數位與類比訊號進行轉換的設備來協助訊號的傳遞，而這個設備便是數據機（Modulator/DEModulator；Modem）。

數據機的英文是由modulation與demodulation這兩個字所組成。 • modulation是指將數位訊號轉換成為類比訊號稱之為「調變」。 • demodulation則是將類比訊號轉換為數位訊號稱之為「解調變」，也因為如此數據機通常又會被稱為調變解調器。

數據機會將電腦要傳出去的數位訊號轉成類比訊號，透過電話線傳遞出去；再將電話線傳回來的類比訊號轉為數位訊號後傳回電腦系統內。數據機會將電腦要傳出去的數位訊號轉成類比訊號，透過電話線傳遞出去；再將電話線傳回來的類比訊號轉為數位訊號後傳回電腦系統內。

由於目前的網路速度已經越來越快速的情況下，傳統形態的數據機已經不敷使用，取而代之的則是非對稱用戶線路（Asymmetric Digital Subscriber Line；ADSL）與有線電視網路系統（Cable）等。 • 這類型的網路系統可以讓使用者在花費較小的情況之下擁有更高的資料傳輸速率，另外在同時連線的狀態下還可以持續使用電話系統進行通話。 • 目前申請這類型的服務，服務供應商通常會另外附加一個數據機讓使用者免費使用。

網路介面卡（Network Interface Card；NIC）是目前連接到乙太網路上最基本的一個硬體元件。 • 凡要透過電腦與ADSL數據機、固接式網路等溝通，均需要依賴這個硬體元件。 • 在大部分的情況之下，網路介面卡會透過一個擴充介面（Expansion Slot）與電腦進行連接，目前常見的擴充介面有PCI、PCI-X或是PCI-E三種。

PCI-X介面網路卡 PCI介面網路卡 PCI-E介面網路卡

網路介面卡除了使用的擴充介面的不同進行分類之外，也會依據功能上的差異有所不同。網路介面卡除了使用的擴充介面的不同進行分類之外，也會依據功能上的差異有所不同。 • 除了一般較常使用的乙太網路介面卡之外，另外還有無線網路介面卡（Wireless Network Interface Card）、非同步傳輸模式網路介面卡（Asynchronous Transfer Mode Network Interface Card）與光纖分散式數據網路介面卡（Fiber Distributed Data Network Interface Card）等。

集線器通常依據類型可以區分為下列幾種形態：集線器通常依據類型可以區分為下列幾種形態： • 被動式集線器（Passive Hub）：集線器本身不需要額外連接電源，因此網路訊號會因為距離的增加而發生衰減現象，適用於短距離網路連接使用。 • 主動式集線器（Active Hub）：集線器本身涵蓋一個額外的電源供應器，可用來加強訊號傳遞時的強度。

訊號在傳遞的過程中會隨著距離增加而不斷的衰減，因此當我們需要在較長距離中進行訊號的傳遞時為了避免這樣的衰減現象發生，通常會在網路區段中增加一個中繼器（Repeater）來延伸訊號的強度。訊號在傳遞的過程中會隨著距離增加而不斷的衰減，因此當我們需要在較長距離中進行訊號的傳遞時為了避免這樣的衰減現象發生，通常會在網路區段中增加一個中繼器（Repeater）來延伸訊號的強度。

集線器主要是透過廣播的方式在進行訊號的處理，但同一個時間內僅可以針對兩個節點進行運作，此時其他的節點皆會呈現封閉的狀態。集線器主要是透過廣播的方式在進行訊號的處理，但同一個時間內僅可以針對兩個節點進行運作，此時其他的節點皆會呈現封閉的狀態。 • 在這樣的架構下容易造成訊號的碰撞，因此這時候我們可以使用另外一種裝置來改善這樣的現象，那就是橋接器（Bridge）。

交換器（Switch）會將接收到的封包暫時儲存後，再由另一個埠（port）送出的網路裝置，由於交換器會將輸入的訊框進行緩衝儲存，所以通常也會被當做橋接器或路由器（Router）來使用。交換器（Switch）會將接收到的封包暫時儲存後，再由另一個埠（port）送出的網路裝置，由於交換器會將輸入的訊框進行緩衝儲存，所以通常也會被當做橋接器或路由器（Router）來使用。 • 其主要的功能是對傳送的訊息封包進行轉發，與降低封包間發生碰撞的機率，進而提昇網路的傳輸效能，讓使用者感覺到每個交換器的網路埠都可以有100%的專屬頻寬。 D-Link DES-1016D16埠交換器

第三層交換器（Layer 3 Switch）當初剛出現的時候，在IT領域中針對這個新的網路裝置給了許多不同的名稱，例如：「Route Once，Switch Many」或是「Cut-Through Routing」。

D-Link DES-3350SR第三層交換器 • 所謂的第三層交換器本質上是一個透過ASIC技術製作而成的高速路由器，它本身和路由器運作方式幾乎大同小異，將原先需要依靠軟體搭配處理器執行的功能，改用硬體ASIC去處理，進而可以提供更好的網路執行效能，對於網路交換流量極大的網路中可以更有效的進行消化。

交換式集線器（Switching Hub）的構想最早是由Kalpana公司在其EtherSwitch中所提出的概念。 • 主要是可以提供在網路拓撲結構中減少訊息封包競爭詢問的一種裝置。 • 採用微分段（Micro Segmentation）的技術來減少每個區段上訊息封包所需要詢問的節點數。

通常在一個經過微分段後的網路上，每一個區域網段上的節點可以減少到只有一個。通常在一個經過微分段後的網路上，每一個區域網段上的節點可以減少到只有一個。 • 有點類似橋接器的功能，因此目前大部分的企業用戶通常會採用交換式集線器來做為內部主機間的網路串連裝置。 D-Link DGS-1005D Switching Hub

路由器（Router）又稱為路徑選擇器，通常運用在中大型網路上。路由器（Router）又稱為路徑選擇器，通常運用在中大型網路上。 • 路由器的功能與橋接器類似，可以將許多較小的網路連結在一起，以便有效的擴充網路。 • 路由器也可以連接使用不同網際網路通訊協定（Internet Protoco； IP）和傳輸方法的區域網路與具備路徑尋覓（Routing）的功能。 D-Link DI-504路由器

閘道器（Gateway）是指用來連接不相似網路環境的硬體或是軟體，是所有網路裝置中最為複雜的一種。閘道器（Gateway）是指用來連接不相似網路環境的硬體或是軟體，是所有網路裝置中最為複雜的一種。 • 不論網路系統的廠商或是軟體上有何差異，只要閘道器內有支援的架構都可以在最快的速度內進行架構的轉換。 Antek VoIP Gateway閘道器

第二章 傳輸媒介與常見網路傳輸裝置