局域网传输介质.ppt

局域网组建与维护 主编 何曙辉中国水利水电出版社 第3章局域网传输介质 网络传输介质是网络中发送方和接收方传输信息的物理通路 OSI中物理层的bit流正是通过传输介质来传送的 当前局域网中所采用的传输介质通常分为两类 有线介质和无线介质 常用的有线介质有双绞线 同轴电缆 光纤等 常用的无线介质主要有红外线 无线电波 微波 同步地球卫星等 在网络布线中 应该根据具体情况选择合理的传输介质 第3章局域网传输介质 3 1双绞线双绞线 TwistedPair TP 是当前通信网络非常常见的一种传输介质 比如家庭中俗称的电话线就是一种双绞线 由于双绞线价格较为低廉 而且具有较好的柔韧性 容易弯曲 易于安装 不仅可用于数据传输 而且还可以用于语音和多媒体传输 非常适合于在建筑中网络综合水平布线时采用 所以双绞线在网络综合布线中使用的越来越广泛 目前已经成为一种非常流行的传输介质 双绞线分为屏蔽双绞线 ShieldedTwisted Pair STP 和非屏蔽双绞线 UnshieldedTwisted Pair UTP 两大类 按照传输的速率不同 屏蔽双绞线划分为3类线 5类线等 非屏蔽双绞线也可以进一步划分为3类线 4类线 5类线 超5类线 6类线 7类线等 数字越大 版本越新 技术越先进 性能越好 支持的传输速率也越快 第3章局域网传输介质 3 1 1双绞线的结构1 非屏蔽双绞线的结构非屏蔽双绞线由绝缘塑料套内的成对的缠绕在一起铜导线组成 每一根铜导线外又有一层绝缘保护层 由于成对的缠绕在一起的彼此绝缘的铜导线和包裹它们的塑料套之间并没有屏蔽 所以称非屏蔽双绞线 如图3 1所示 第3章局域网传输介质 2 屏蔽双绞线的结构屏蔽双绞线由成对的绝缘实心铜导线组成 在实心铜导线上包围着一层编织的或起皱的屏蔽 如图3 2所示 第3章局域网传输介质 3 1 2双绞线的传输性能1 非屏蔽双绞线的传输性能 非屏蔽双绞线也可以进一步划分为3类线 4类线 5类线 超5类线 6类线 7类线等 不同类型的非屏蔽双绞线在最大传输速率方面存在着差别 第3章局域网传输介质 2 屏蔽双绞线的传输性能从屏蔽双绞线的结构可以看出 屏蔽双绞线采用了两种做法来减少了由RFI和EMI引起的对通信信号的干扰 一种做法是将一对对铜导线缠绕在一起 这样有助于减少RFIEMI 另一种做法就是增加了屏蔽层 电线缠绕的做法在一定程度上不如屏蔽的效果好 在用屏蔽双绞线布线时 是为了获得最好的屏蔽效果 但是要注意不是用了屏蔽的双绞线 在抗干扰方面就一定强于非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线的屏蔽作用只在整个电缆均有屏蔽装置 并且两端正确接地的情况下才起作用 所以 要求整个系统全部是屏蔽器件 包括电缆 插座 水晶头和配线架等 同时建筑物需要有良好的地线系统 事实上 在实际施工时 很难全部完美接地 从而使屏蔽层本身成为最大的干扰源 导致传输性能甚至远不如非屏蔽双绞线UTP 所以 除非有特殊需要 通常在综合布线系统中只采用非屏蔽双绞线 但是如果周围有重型电力设备和强干扰源的位置 比较适合采用屏蔽双绞线 屏蔽双绞线的还有一个缺点就是价格比较昂贵 屏蔽双绞线 插头连同兼容的网络设备都比非屏蔽双绞线要贵 第3章局域网传输介质 3 1 3双绞线的制作方法 双绞线制作的相关知识 1 与双绞线配合使用的RJ 45连接器 第3章局域网传输介质 第3章局域网传输介质 2 制作双绞线使用的工具 第3章局域网传输介质 3 直通线和交叉线 在局域网中 双绞线主要用于连接网卡与集线器 网卡与交换机 集线器与集线器 交换机与交换机 集线器与交换机 有时也可直接用于两个网卡之间的连接 当使用双绞线连接网卡与集线器 网卡与交换机时采用直连接法 采用直连接法的双绞线称之为直通线 当使用双绞线连接网卡与网卡时采用交叉接法 有时集线设备之间互相级联 例如 集线器与集线器 交换机与交换机 集线器与交换机时也会采用交叉接法 采用交叉接法的双绞线称之为交叉线 直通线和交叉线差别在于双绞线两端的电缆排列方法不同 对于电缆排列方法有两个标准可循 EIA TIA568A和EIA TIAT568B EIA TIA568A规定的排列规范是从左到右按电缆颜色白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕的顺序排列 EIA TIA568B规定的排列规范是从左到右按电缆颜色白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕的顺序排列 如图3 5所示 这两种标准并没有本质上的不同 在实际应用中 EIA TIA568B排列规范较为常见 所谓直通线就是双绞线两端按同一种标准排列 如都是EIA TIAT568B或都是EIA TIAT568A 如果两端分别接两种不同的标准排列 如一端是EIA TIAT568B另一端是EIA TIAT568A或者反之 就是所谓的交叉线 第3章局域网传输介质 第3章局域网传输介质 3 2同轴电缆同轴电缆 CoaxialCable 是局域网最早采用的传输介质 和双绞线相比较 同轴电缆有着较宽的带宽可实现高速率的数据传输 同轴电缆的屏蔽性能好 抗干扰能力强 但是由于同轴电缆质量大 硬度大不易弯曲 用同轴电缆组网安装难度较大 在网络拓扑的选择上也比较单一 只适用在总线拓扑的网络 当总线上的某一节点出现故障就会影响到连接到这根总线上的所有节点 且故障的诊断和排除都非常麻烦 正是由于同轴电缆有这些缺点 所以 已逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代 但是在计算机网络中还是可以看到它的身影 第3章局域网传输介质 3 2 1同轴电缆的结构尽管同轴电缆有多种不同的规格 但其基本结构是相同的 都具有四层的同心环状结构 如图3 6所示 从内到外分别是 第3章局域网传输介质 1 铜导体 在同轴电缆的中心是一条铜制导线 这是数据实际的传输通路 这条铜线不一定是实心的 也有可能是许多小的铜线缠绕成的一条较粗的铜线 2 绝缘材料 绝缘层的作用是用来隔绝中心铜导线和外面一层屏蔽用的金属层 同时也用来屏蔽内层的铜导线 3 铝套 第三层和第二层绝缘层形成了所谓的双屏蔽 这一层的金属屏蔽用来隔绝外部的干扰现象 因为它可以吸收游离的电子信号 以避免它们干扰在铜芯中传输的信号 4 塑料外皮 最外面一层是由聚氯乙烯 PVC 橡胶或特氟纶 Teflon 所制成的外皮 这是最外面的绝缘层 其功能除了绝缘之外 还可以保护线材 电缆外皮材料的选择是很重要的 因为网络电缆如果要布在高压地带或者通风不好的地方 在这种环境中就不能选用聚氯乙烯外皮的电缆 因为PVC在燃烧时将释放有毒气体 第3章局域网传输介质 3 2 2同轴电缆的传输性能1 粗同轴电缆 粗同轴电缆英文简称为 AUI 当我们看一到某种网络设备的接口有 AUI 标记 说明这个接口可以连接粗同轴电缆 它与细同轴电缆相比在外型上明显的区别就是直径相对较大 计算机网络中常见的粗同轴电缆的型号是RG 11 RG即RadioGrade的缩写 粗同轴电缆通常用于组建10base 5的总线网络 即电缆传输速率为10Mbps 采用基带传输 5表示最大传输距离为500米 在组网过程中还需要电缆质存取单元 MediaAccessUnit MAU 收发器 AUI电缆 N型接头 终结器连网组件 如图3 7所示 计算机要通过介电缆质存取单元 MediaAccessUnit MAU 收发器才能接入电缆总线 计算机和MAU收发器之间要通过AUI电缆相连 AUI电缆的长度不得超过12 5m 第3章局域网传输介质 图3 7用粗同轴电缆组建网络 第3章局域网传输介质 2 细同轴电缆细同轴电缆英文简称为 BNC 网络设备有 BNC 标记的接口说明可以连接细同轴电缆这种传输介质 计算机网络中常见的粗同轴电缆的型号是RG 58 粗同轴电缆通常用于组建10base 2标准的总线网络 最大的理论上的网络速度为10Mbps 使用基带类型的数据传输 最大传输距离在1990年之前为200米 目前已调整为185米 10base 2标准中的2所代表的含义已发生了变化 和粗同轴电缆相比 用组网同轴电缆组网要容易的多 所需要的组件也相对较少 连接也比较简单 所需组件有BNC头 T型头 终结器 10base 2网络和细同轴电缆的连接方式如图3 8所示 需将电缆连在同轴电缆接插件 BayonetNutConnector 简写为BNC 上 然后再由BNC与T型接头连接 T型接头的中部与计算机或网络设备的网络适配器 即网卡 英文缩写为NIC 连接在一起 如果计算机或设备是电缆中的最后一个结点 那么终结器就要连接在T型接头的一端 第3章局域网传输介质 2 细同轴电缆 第3章局域网传输介质 3 2 3同轴电缆的制作方法 详参见课本 第3章局域网传输介质 3 3其他传输介质3 3 1光纤 第3章局域网传输介质 光纤的特性总结如下 吞吐量 已证明 光纤可以以每秒10GB的速度可靠地传输数据 可望在将来进一步改进后 纤维有可能超过这一限制 光纤惊人的吞吐量与光在玻璃纤维上传输的物理特性有关 与电脉冲通过铜线不同 光实际上不会遇到阻抗 因此它能比电脉冲更快的速度可靠传输 实际上 纯的玻璃纤维束每秒可接收高达1亿个激光脉冲 但是 由于成本太高 光纤目前还只是用于主干线 尽管如此 它的高吞吐量能力也使它适用于拥有大量通信业务量的情形 如电视或电话会议 成本 光纤是一种最昂贵的电纤 将光纤连接到每个用户终端的成本在目前几乎是负担不起的 因此 光纤一般仅用于长距离传输或必须负担非常大量的通信业务的网络主干中 不仅光纤本身比金属电纤昂贵得多 它的网络接口卡和集线器的价格也是设计用于UTP网络的网络接口卡和集线器的数倍 除此之外 安装费用也比较高 连接器 光纤可以使用许多不同类型的连接器 安装光纤连接器是一项困难且令人难以容忍的工作 因此通常情况下应购买预先安装好连接器的光纤 抗噪性 光纤不受EMI和RFI的影响 优良的强抗噪性是光纤在不需要中继的情况下能传输长的距离的一个原因 尺寸和可扩展性 由光纤组成的网络段能跨越1000米 整个网络的长度根据所使用的光纤类型的不同而不同 对于多模光纤 网段长度应限制为2km 对单模光纤 网段长度为3km 第3章局域网传输介质 3 3 2无线传输介质1 无线电波大气中的电离层是具有离子和自由电子的导电层 无线通信就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射 或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式 如图3 15所示 第3章局域网传输介质 2 微波对于频率在100MHz以上的无线电波 其能量将集中于一点并沿直线传播 这就是微波 微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式 它使用的频率范围一般在1GHz至20GHz左右 在长途线路上 其典型的工作频率为2GHz 4GHz 8GHz和12GHz 由于微波只能沿直线传播 所以微波的发射天线和接收天线必须精确对准 而且如果两个微波塔相距太远 一方面地球表面就会挡住去路 另一方面 微波长距离传送会发生衰减 因此每隔一段距离就需要一个中继站 中继站之间的距离与微波塔的高度成正比例 由于受地形和天线高度的限制 两个中继的之间的距离一般为30km 50km 而对于100m高的微波塔 中继站之间的距离可以达到80km 微波通信在传输质量上比较稳定 但微波在雨雪天气时会被吸收 从而造成损耗 与同轴电缆相比 由于微波通信的中继站