网络传输介质

中等职业学校电子信息类教材 网络设备的连接与调试 第1章网络传输介质 网络传输介质是信息传输的物理通道 提供可靠的物理通道是信息能够正确 快速传递的前提 在网络设计时 必须确定使用什么传输介质 选择不同的传输介质 网络整体性能上会有很大的差异 目前常用的网络传输介质有双绞线 同轴电缆 光纤和无线传输介质等四大类 1 1双绞线 双绞线电缆 简称双绞线 是将一对或一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中而形成的一种传输介质 是目前局域网最常用的一种传输介质 为了降低信号的干扰程度 电缆中的每一对双绞线由两根绝缘铜导线相互扭绕而成 双绞线因此而得名 双绞线作为网络连接的传输介质 其本身质量的好坏直接影响整个网络的传输速度 在不使用中继器的情况下 双绞线的最大传输距离是100米 1 1 1双绞线的分类 双绞线一般分为屏蔽 STP 双绞线和与非屏蔽 UTP 双绞线两种 1 1 1双绞线的分类 屏蔽双绞线 STP 屏蔽双绞线外面包有一层屏蔽用的金属网 它的抗干扰性能强于非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线的屏蔽作用只有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 它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 很难实现全部接地 这样反而可能使屏蔽层本身成为最大的干扰源 从而导致性能甚至不如非屏蔽双绞线 所以 除非有特殊需要 通常在综合布线系统中多采用非屏蔽双绞线 1 1 1双绞线的分类 非屏蔽双绞线 UTP TIA EIA 美国电信工业协会和美国电子工业协会 将非屏蔽双绞线按电气性能分为以下几类 一类线 铜线无缠绕 支持低于100KHz的频率 用于模拟电话 只能传声音 不能传数据 二类线 铜线无缠绕 包含4对线 支持4Mbps的数据传输 用于语音 综合业务数字网等 三类线 铜线有缠绕 支持10Mbps的传输速率 是10M以太网的标准用线 绞合程度为每0 305米3绞 四类线 铜线有缠绕 且较紧密 支持16Mbps的传输速率 一般用于16Mbps的令牌环网 五类线 铜线有缠绕 且紧密 绞合程度为每0 025米3绞 支持100Mbps的数据传输 是100M以太网的标准用线 1 1 1双绞线的分类 超五类线 高质量的铜线和高紧密度缠绕 性能比五类线更高 目前广泛应用于数据传输和语音通信领域 支持100Mbps的数据传输 是100M以太网的标准用线 超五类非屏蔽双绞线采用8条芯线和1条抗拉线 芯线颜色分别为橙白 橙 绿白 绿 蓝白 蓝 棕白和棕 1 1 1双绞线的分类 六类线 高质量的铜线和高紧密度缠绕 性能比超五类线更高 支持1000Mbps的传输速率 目前应用于服务器机房的布线 以及准备升级至千兆以太网的综合布线系统中 六类非屏蔽双绞线在外形和结构上与超五类非屏蔽双绞线有一定的差别 不仅增加了绝缘的十字骨架 将双绞线的4对线分别置于十字骨架的4个凹槽内 而且电缆的直径也更粗 1 1 2双绞线的选购 包装箱质地和印刷 外皮颜色及标志 绞合密度 导线颜色 阻燃情况 1 1 2双绞线的选购 目前市场上常见的品牌主要有安普 AMP 西蒙 Siemon 朗讯 Lucent 丽特 NORDX CDT 等几家公司 1 1 3双绞线的制作 双绞线的标准接法 目前 最常使用的是TIA EIA制定的TIA EIA568A标准和TIA EIA568B标准 TIA EIA568A标准的线序从左到右依次为 1 绿白 2 绿 3 橙白 4 蓝 5 蓝白 6 橙 7 棕白 8 棕 TIA EIA568B标准的线序从左到右依次为 1 橙白 2 橙 3 绿白 4 蓝 5 蓝白 6 绿 7 棕白 8 棕 1 1 3双绞线的制作 双绞线的标准接法 双绞线的连接方式主要有直通方式和交叉方式 直通方式的双绞线简称直通线 一般主要用于计算机与集线器 或交换机 或配线架与集线器 或交换机 之间的连接 直通线的电缆两端都应按TIA EIA568A标准 或TIA EIA568B标准 的线序连接 交叉方式的双绞线简称交叉线 一般用于集线器与集线器或网卡与网卡之间的连接 交叉线的电缆一端按TIA EIA568A标准的线序连接 另一端应按TIA EIA568B标准的线序连接 a 直通线示意图 b 交叉线示意图 1 1 3双绞线的制作 RJ 45水晶头 由于RJ 45头像水晶一样晶莹透明 所以也被称为 水晶头 双绞线的两端必须都安装RJ 45插头 以便插在网卡 集线器或交换机的RJ 45端口上 水晶头虽小 在网络中其重要性一点都不能小看 有相当一部分网络故障是因为水晶头质量不好而造成的 选购水晶头时应注意以下几个方面 标识 名牌产品在塑料弹片上都有厂商的标注 透明度 质量好的产品晶莹透亮 可塑性 用线钳压制时可塑性差的水晶头会发生碎裂等现象 弹片弹性 质量好的水晶头用手指拨动弹片会听到铮铮的声音 将弹片向前拨动到90度 弹片也不会折断 而且会恢复原状并且弹性不会改变 将做好的水晶头插入集线器或网卡中的时候能听到清脆的 咔 的响声 1 1 3双绞线的制作 制作工具 在双绞线制作中 最简单的方法仅需一把压线钳即可 如右图所示 该工具上有三处不同的功能 最前端是剥线口 它用来剥开双绞线的外皮 中间是压制RJ 45头工具槽 这里可以将RJ 45头与双绞线合成 离手柄最近端是锋利的切线刀 此处用来切断双绞线 压线钳具有剪线 剥线和压线三种用途 1 1 3双绞线的制作 双绞线的制作步骤 剥线用压线钳的切线刀口将线头剪齐 将双绞线一端放到RJ 45压线钳前端的剥线槽口中 放入长度以抵到RJ 45压线钳另一端的挡板为宜 然后轻轻握下RJ 45压线钳把手 千万别用力压下工具把手 以刀口略微压在双绞线外皮为佳 然后将压线钳以双绞线为圆心保持刀口压在双绞线外皮的力度旋转半圈 此时就能用手轻易地剥去双绞线的外皮 1 1 3双绞线的制作 双绞线的制作步骤 理线剥去外皮 将缠绕的四对线分开 按照TIA EIA568A 或568B 标准来排列 然后用手按紧排列好的线对 把参差不齐的前端用压线钳的切线刀剪整齐 1 1 3双绞线的制作 双绞线的制作步骤 插线一只手捏住水晶头 将水晶头有弹片一侧向下 另一只手把排列整齐的八根线顺着RJ 45水晶头的线槽一直推到底为止 1 1 3双绞线的制作 双绞线的制作步骤 压线将RJ 45头插入压线钳的工具槽中 并一直推到底 然后用力握紧RJ 45压线钳把手 直至将水晶头的八片金属片压到底 1 1 3双绞线的制作 按照相同的方法制作双绞线的另一端水晶头 要注意的是芯线排列顺序一定要与另一端的顺序完全一样 这样一条直通双绞线的制作就算完成了 交叉线的制作步骤与直通线的制作完全一样 只是线缆两端的RJ 45头的线序排列不同而已 1 1 4双绞线的布线 信息插座 信息插座一般安装在墙面上 也有的安装在桌面和地面上 其主要作用是为了方便工作站的移动 并且保持整个布线的美观 常见的墙面 桌面及地面型信息插座 1 1 4双绞线的布线 信息模块 与信息插座配套的是信息模块 这个模块就安装在信息插座中 通过它把从交换机出来的双绞线与到工作站端的双绞线相连 各种不同类型的信息模块 1 1 4双绞线的布线 打线钳 信息插座与模块是嵌套在一起的 埋在墙中的双绞线是通过信息模块与外部双绞线进行连接的 墙内部的双绞线与信息模块的连接是通过把双绞线的8条芯线按规定的顺序卡入信息模块的对应线槽中的 双绞线的卡入需用一种专用的卡线工具 称之为 打线钳 常见的几款打线工具 1 1 4双绞线的布线 信息模块的标准接法 交换机或集线器到网络模块之间的双绞线接线方法是按照EIA TIA568标准进行 有EIA TIA568A和EIA TIA568B两种端接方式 TIA EIA568A标准的线序从左到右依次为 1 绿白 2 绿 3 橙白 4 蓝 5 蓝白 6 橙 7 棕白 8 棕 TIA EIA568B标准的线序从左到右依次为 1 橙白 2 橙 3 绿白 4 蓝 5 蓝白 6 绿 7 棕白 8 棕 1 1 4双绞线的布线 信息模块的制作步骤 用剥线工具在离双绞线一端130mm长度左右把双绞线的外包皮剥去 1 1 4双绞线的布线 信息模块的制作步骤 把剥开的4对双绞线芯线分开 但为了便于区分 此时最好不要拆开各芯线线对 只是在卡相应芯线时才拆开 如左下图所示 按照信息模块上所指示的芯线颜色线序 两手平拉上一小段对应的芯线 稍稍用力将导线一一置入相应的线槽内 如右下图所示 1 1 4双绞线的布线 信息模块的制作步骤 全部芯线都嵌入好后即可用打线钳再一根根把芯线进一步压入线槽中 确保接触良好 如左图所示 然后剪掉模块外多余的线 如右图所示 1 1 4双绞线的布线 信息模块的制作步骤 使用钳子将信息模块的塑料插座帽压紧 固定在信息模块上 这样一个信息模块就制作好了 然后再把制作好的信息模块放入信息插座中 1 2同轴电缆 同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一 它主要应用于环形和总线形等小型局域网中 同轴电缆以硬铜线为芯 外包一层绝缘材料组成 这层绝缘材料用密织的网状导体环绕 网外又覆盖一层保护性材料 1 2 1同轴电缆的分类 同轴电缆根据传输频带的不同 可以分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两大类 应用于计算机网络的同轴电缆属于基带同轴电缆 有线电视所用的是宽带同轴电缆 同轴电缆按直径的不同可以分为粗同轴电缆与细同轴电缆两种 1 2 2与同轴电缆相关的材料 1 2 2与同轴电缆相关的材料 网线钳网线钳是用来卡住BNC连接器外套与基座的 它有一个用于压线的六角缺口 如左下图所示 剥线钳剥线钳是制作细缆时必备的工具 它的主要功能是用来剥掉细缆导线外部的两层绝缘层 如右下图所示 1 2 3细同轴电缆的制作 剥线 用同轴电缆专用剥线钳将细缆外皮剥除 露出芯线长约3mm 白色保护层约4mm 屏蔽层约8mm 如下图所示 1 2 3细同轴电缆的制作 连接芯线 将探针套入网线的芯线上 一直要插到底 然后再把套上探针的芯线插入到同轴电缆专用压线钳中间的探针小圆孔中 压紧 使探针与网线芯线紧连 如下图所示 1 2 3细同轴电缆的制作 装配BNC接头 将BNC连接器金属套环套入压好镀金探针的细同轴电缆 然后再将网线连接探针的一端从BNC接头小的一端插入 也要插到底 如下图所示 1 2 3细同轴电缆的制作 压线 把套在网线的金属套环推到网线与BNC连接器连接处 再把网线钳的六角缺口卡在确定好的套环位置上 紧握网线钳手柄 紧压 使网线与BNC连接器通过BNC金属套环紧紧连接起来 如下图所示 压好后的金属套环呈六角形 1 3光纤 光纤通信是一门新兴的通信技术 发展非常迅速 现已成为大容量通信领域中的主要支柱 光纤与电导体构成的传输媒体最基本的差别是 它的传输信息是光束 而非电气信号 因此 光纤传输的信号不受电磁的干扰 是网络传输介质中性能最好 应用前途最广泛的传输介质 1 3 1光纤的概述 光纤是指使用玻璃纤维或塑料纤维传输数据信号的网络传输介质 它由纤维芯 包层和保护套组成 光纤的结构与同轴电缆很相似 中心为一根由玻璃或透明塑料制成的光导纤维 周围包裹着保护材料 根据需要还可以将多根光纤组合在一根光缆里面 1 3 1光纤的概述 光纤应用光学原理 由光发送机产生光束 将电信号变为光信号 再把光信号导入光纤 在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号 并把它变为电信号 经解码后再处理 与其它传输介质比较 光纤的电磁绝缘性能好 信号衰减小 频带宽 传输速度快 传输距离远 主要用于传输距离较长的主干网连接 为使用光纤传输信号 光纤两端必须配有光发射机和接收机 光发射机执行从光信号到电信号的转换 实现电光转换的通常是发光二极管 LED 或注入式激光二极管 ILD 实现光电转换的是光电二极管或光电三极管 1 3 1光纤的概述 根据光在光纤中的传播方式 光纤分为两种类型 多模光纤和单模光纤 单模光纤采用窄的核心 约等于光波的波长 允许光纤以单一反射角度进入光纤线缆 以注入式激光二极管 ILD 发光 散射小 效率高 单段配线距离约20公里 一般适用于长距离传输 价格较为昂贵 多模光纤采用有散发特性的大直径核心 提供多种反射角度 以发光二极管 LED 发光 散射大 效率较低 单段配线距离约为2公里 一般适用于近距离局域网环境 价格较为便宜 1 3 2光纤连接器 光纤连接器有多种 它既适合单模光纤使用 也适合多模光纤使用 主要包括SC ST FC和MTRJ等光纤连接器 为了建立可靠的连接 光纤连接器必须使光纤几乎完全对齐 否则会产生漏光 导致光纤中传输信号的损失 SC连接器 ST连接器 1 3 2光纤连接器 FC连接器MT RJ连接器 1 3 3光纤收发器 光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元 在很多地方也被称之为光电转换器或光纤转换器 一款D Link公司生产的光纤收发器 1 3 3光纤收发器 光纤收发器分类 按速率来分 光纤收发器可以分为单10M 100M的光纤收发器 10 100M自适应的光纤收发器和1000M光纤收发器 按结构来分 可以分为桌面式 独立式 光纤收发器和机架式光纤收发器 按光纤来分 可以分为多模光纤收发器和单模光纤收发器 按光纤数量来分 可以分为单纤光纤收发器和双纤光纤收发器 1 3 3光纤收发器 光纤收发器的应用 光纤以太网收发器是一种功能强大 结构小巧 安装灵活的网络媒体转换器 它通过把原来在双绞线上传输的电信号转换为在光纤上传输的光信号 从而延伸了以太网的连接距离 打破了利用双绞线只能传输100米的距离限制 光纤收发器的一种典型应用的连接示意图 1 3 3光纤收发器 光纤收发器的应用 光纤收发器另一种典型应用的连接示意图 1 4无线传输介质 无线传输介质通过空气传输信号 空气既可以传输数字信号 又可以传输模拟信号 红外线 无线电波 微波等无线传输介质都可以通过空气传输信号 目前在局域网或广域网的组建过程中 很多有线传输介质无法铺设的场合正在越来越多地使用无线传输介质 以实现数据的传输 1 4 1无线电波 无线电波可以穿过墙壁 在空气中可以向任何方向传播 它在电磁波谱中的频率低于微波 频率范围在104 108Hz之间 无线电系统使用这一频段的无线电波来传输数据 大多数无线电频率的使用是有标准的 并且需要得到无线电管理委员会的批准 无线电波传输的距离较远 很适于移动工作站或野外工作站之间的联网 但是保密性差 信号很容易被窃听 无线电波的传输需要使用不同种类的发送天线和接收天线 无线电波应用在计算机网络中主要有低功率单一频率 高功率单一频率和扩展频谱等三类 无线电波传输的优点是信号的传输能够穿过墙壁和其他建筑物 因此不需要在发送端和接收端之间清除障碍 无线电波信号的传输也存在着一些问题 比如无线电信号的传播方向是多方向的 因此信号很容易被截获 无线电波受电磁干扰的影响较大 且无线电信号的传输距离受发射器发射功率的限制较大 1 4 2微波 所谓微波是指频率大于1GHz的无线电波 如果应用较小的发射功率 约一瓦 配合定向高增益微波天线 再在每隔16 80KM的距离设置一个中继站就可以架构起微波通信系统 数字微波设备所接收与传送的是数字信号 数字微波采用正交调幅 QAM 或移相键送 PSK 等调幅方式 传送语音 数据或影像等数字信号 微波传播的类型可分为两种 一是自由空间传播 FreeSpaceTransmission 另一种则是视线传播 1 4 3卫星 卫星其实就是非地