第2章 网络传输介质 计算机网络技术导论 教学课件

1、第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.1 双绞线双绞线 2.2 同轴电缆同轴电缆 2.3 光纤光纤 2.4 无线传输无线传输 习题习题 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.1 双绞线双绞线 2.1.1 双绞线的结构 普通照明用的导线是两根导线，一般采用平行结 构。而在双绞线中，是把两根绝缘的铜导线按一定密 度互相绞在一起的，如图2.1所示，每一根导线在传输 过程中辐射的电磁波会与另一根导线上发出的电磁波 抵消，从而降低了信号干扰的程度，这正是双绞结构 的优点。双绞线的一个双绞循环称作扭距，扭距越小， 抗干扰能力越强。 第第2 2章章

2、网络传输介质网络传输介质 平行结构 双绞结构 图2.1 平行结构和双绞结构 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 如图2.2所示，用于网络连接的双绞线内部有八根 铜线，每根铜线都由绝缘层包裹，绝缘层使用不同的 颜色来区分每一根导线。撕剥线是一根强度很高的细 线，在制作线缆时可借助撕剥线划开封套。双绞线内 部的八根导线是两两互绞的：橙色线与白橙线互绞， 蓝色线与白蓝线互绞，绿色线与白绿线互绞，棕色线 与白棕线互绞。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 封套 撕剥线 绝缘层 铜线 图2.2 双绞线的剖面图 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.1.2 双绞线的分类与规格型号 1.

3、 分类 双绞线分为屏蔽双绞线(shielded twisted pair，stp) 和非屏蔽双绞线(unshielded twisted pair，utp)。 屏蔽双绞线的导线与封套之间有一个金属的网状屏蔽层， 用来减小幅射，可以防止外部电磁干扰，并且避免双绞线内 部的电磁辐射传到外部，从而防止通信线路上的信息被窃听， 保证了一定的安全性。但是，这也使得本要向外辐射的电磁 波从屏蔽层反射回来，从而产生内部干扰。屏蔽双绞线价格 相对较高，安装时必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相 应的安装技术，并且屏蔽层必须严格接地，才能真正起到抗 干扰作用，否则有可能使屏蔽层自身成为一个很大的干扰源。 第第2

4、 2章章 网络传输介质网络传输介质 屏蔽双绞线有较高的传输速率，100 m内可达到 155 mb/s。全屏蔽解决方案主要应用于严重电磁干扰 环境(如一些广播站、电台等)以及那些出于安全目的 要求电磁辐射极低的环境。图2.3所示为整体屏蔽的双 绞线，图2.4所示为每对屏蔽的双绞线。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.3 整体屏蔽双绞线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.4 每对屏蔽双绞线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 如果没有特殊要求，在施工布线中非屏蔽双绞线更 为常用。非屏蔽双绞线是由一对分别用绝缘层包封的单 股铜线双绞而成的，它没有屏蔽层，直径小，重量

5、轻， 易弯曲，易安装，适用于结构化综合布线。尤其是采用 特殊技术生产的非屏蔽双绞线，具有防电磁波及克服电 容干扰能力，它的传输速度可达100 mb/s。非屏蔽双绞 线在价格上和安装上均比使用同轴电缆及光纤优越，是 一种经济、实惠、方便的传输介质，且非屏蔽双绞线技 术越来越成熟，系列产品及配套连接部件越来越齐全， 从而使得非屏蔽双绞线的应用非常广泛。图2.5所示为典 型的非屏蔽双绞线；图2.6所示为阻水型非屏蔽双绞线， 具有双封套，阻水性能好，主要适用于室外布线。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.5 典型的非屏蔽双绞线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.6 阻水型非

6、屏蔽双绞线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 规格型号 eia/tia(电气工业协会/电信工业协会)为双绞线 电缆定义了多种不同型号，如下所述。其中，计算机 网络综合布线使用3、4、5类及5类以上双绞线电缆。 1类：主要用于传输语音信号(1类标准主要用于20 世纪80年代之前的电话线缆)，不用于数据传输。 2类：传输频率为1 mhz，用于语音传输和最高传 输速率4 mb/s的数据传输，常见于使用4 mb/s规范令 牌传递协议的旧的令牌环网。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3类：指目前在ansi和eia/tia 568标准中指定的 电缆。该电缆的传输频率为16 mhz，

7、用于语音传输及 最高传输速率为10 mb/s的数据传输，主要用于 10base-t网络。 4类：该类电缆的传输频率为20 mhz，用于语音传 输和最高传输速率16 mb/s的数据传输，主要用于基于 令牌的局域网以及10base-t和100base-t网络。 5类：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量 的绝缘材料，最高传输频率为100 mhz，用于语音传输 和最高传输速率为100 mb/s的数据传输，主要用于 10base-t和100base-t网络，这是较常用的以太网电缆。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 超5类(enhanced cat 5)：将现在的5类非屏蔽双 绞线的性能加以

8、改善，不少参数的性能(例如近端串扰 (next)、衰减串扰比(acr)、带宽等)都有提高，主要 用于传输速率低于千兆b/s的以太网。 6类：一个新级别的电缆，与5类或超5类相比，各 项性能参数都有较大提高。6类系统工作在250 mhz的 频率上，在相等条件下提供两倍于5类系统的带宽，主 要用于千兆b/s或更高传输速率的以太网。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.1.3 双绞线的识别 1. 线对数目 10 m以太网10base-t标准使用2对导线传输信号；快速 以太网有三个标准：100base-tx、100base-t2和100base- t4。100base-t4使用4对线；另两种

9、使用2对线，有些供应 商以此为由提供只有2对线的双绞线，这样的线缆价格便宜 但不是正规产品。根据美国线缆标准(awg)规定：3类、4 类、5类、超5类双绞线中的导线都定义为4对。其中3类线 的实际产品有些是2对线，有些是4对线，仅在早期的10 m 以太网中可以找到使用2对线的3类线。而快速以太网要求 的5类线应能支持三个标准，必须要有4对线。在千兆以上 的以太网中，一定要使用4对线通信。因此，组网时应选择 有标准线对数的线缆。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 扭绞要求 双绞线中有多个线对，不同的线对具有不同的扭 距，在某些非正规厂商生产的双绞线中常存在以下问 题： (1) 所有

10、线对的扭绞密度相同。 (2) 线对的扭绞密度不符合技术要求。 (3) 线对的扭绞方向不符合要求。 这些问题会引起双绞线的近端串扰，从而使传输 距离达不到要求。不同规格型号的双绞线的总体扭绞 密度不同，如5类线比3类线密，超5类线比5类线密。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3. 线缆产品标识 双绞线产品标识没有统一标准，不同生产商的产 品标识可能不同，但一般应包括以下一些信息：双绞 线类型、nec/ul防火测试和级别、csa防火测试、长度 标志、生产日期、双绞线的生产商和产品号码。 下面以avaya产品为例说明其标识的含义： avaya-c systeimax 1061c+ 4/24

11、awg cm verified ul cat 5e 31086 feet 09745.0 meters 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 l avaya-c systemimax：该双绞线的生产商。 l 1061c+：该双绞线的产品号。 l 4/24：这条双绞线是由4对24awg电线的线对所 构成的。铜导线的直径通常用awg(american wire gauge)来衡量，awg数值越小，导线直径越大。我们通 常使用的双绞线均为24 awg(约0.5 mm)。 l cm：通信通用电缆。cm是nec(美国国家电气规 范，national electrical code)中防火耐烟等级中的

12、 一种。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 l verifiedul：双绞线满足ul(underwriters laboratories inc.，保险业者实验室)的标准要求。ul成 立于1984年，是一个非营利的独立组织，致力于产品的安 全性测试和认证。 l cat 5e：该双绞线通过ul测试，达到超5类标准。 l 31086 feet 09745.0 meters：生产这条双绞线 时的长度点。购买双绞线时，如果想知道一箱双绞线的长 度，可以找到双绞线的头部和尾部的长度标记，相减后即 得出其长度。meters表明以米为单位，如果是ft则表示以 英尺为单位。 第第2 2章章 网络传输介

13、质网络传输介质 2.1.4 rj-45插头与插槽 rj是registered jack的缩写。在fcc(美国联邦 通信委员会，federal communications commission) 标准和规范中定义rj是描述公用电信网络的接口，常 用的有rj-11和rj-45两种。计算机网络中，rj-45是标 准8位模块化接口的俗称。在3类、4类、5类、超5类、 6类布线中，采用的都是rj型接口。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 rj-45插头是一种透明的塑料接插件，又称“水晶 头”。其前端有8个凹槽。简称“8p”(position，位 置 ) ； 凹 槽 内 的 金 属 接 点 共

14、有 8 个 ， 简 称 “8c”(contact，触点)。因此，业界对此有 “8p8c”的别称。和rj-45插头外观相似的有电话线 的rj-11插头，它有4个槽(position)，有2个或4个金 属接点(contact)，因此在普通电器商店中常可看到标 着“4p4c”或“4p2c”的插头。图2.7所示是rj-45插 头与rj-11插头的外观比较。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.1.4 rj-45插头与插槽 rj是registered jack的缩写。在fcc(美国联邦通信委员 会，federal communications commission)标准和规范中定 义rj是描述

15、公用电信网络的接口，常用的有rj-11和rj-45两 种。计算机网络中，rj-45是标准8位模块化接口的俗称。在3 类、4类、5类、超5类、6类布线中，采用的都是rj型接口。 rj-45插头是一种透明的塑料接插件，又称“水晶头”。 其前端有8个凹槽。简称“8p”(position，位置)；凹槽内的 金属接点共有8个，简称“8c”(contact，触点)。因此，业 界对此有“8p8c”的别称。和rj-45插头外观相似的有电话 线的rj-11插头，它有4个槽(position)，有2个或4个金属接 点(contact)，因此在普通电器商店中常可看到标着“4p4c” 或“4p2c”的插头。图2.7所

16、示是rj-45插头与rj-11插头的外 观比较。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.7 rj-45插头与rj-11插头的外观比较 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 rj-45插头的前端平行放置有带有“v”型刀口的8 个铜片，如图2.8所示。铜片的前端有一小部分穿出 rj-45塑料壳，形成和rj-45插槽接触的金属脚。制作 线缆时，导线会位于刀口的下方，当用工具压紧rj-45 插头时，刀口将刺破导线的绝缘层，与导线铜芯接触。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 导线 带有“v”型刀口的铜片 图2.8 带有“v”型刀口的铜片 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 带

17、有铜片一面的相对面附有一个弹片，用于将rj- 45插头固定在rj-45插槽内。当弹片朝下时，前端最左 边的铜片就是第“1”引脚，然后往右依次为第“2”、 “3”直到第“8”引脚，如图2.9所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.9 引脚排列 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.10所示为网卡和网络连接设备上的rj-45插 槽。当将rj-45插头插入插槽时，如果听到“喀哒”声， 则表示插到位，这时rj-45插头上的8个铜片与rj-45插 槽中对应的8个铜丝接触连接。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 81 图2.10 rj-45插槽 第第2 2章章 网络传输介

18、质网络传输介质 2.1.5 双绞线的制作与简单测试 1. 线序 双绞线的线序排列遵循北美的eia/tia 568a和 eia/tia 568b两个标准，见表2.1。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 表2.1 eia/tia 568a和eia/tia 568b标准 eia/tia 568a 标准 eia/tia 568b 标准 引脚 顺序 介质直接 连接信号 双绞线绕对 的排列顺序 引脚 顺序 介质直接 连接信号 双绞线绕对的 排列顺序 1 tx+ 白绿 1 tx+ 白橙 2 tx- 绿 2 tx- 橙 3 rx+ 白橙 3 rx+ 白绿 4 没有使用 蓝 4 没有使用 蓝 5 没有使

19、用 白蓝 5 没有使用 白蓝 6 rx- 橙 6 rx- 绿 7 没有使用 白棕 7 没有使用 白棕 8 没有使用 棕 8 没有使用 棕 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 双绞线的两种常用的连接方法是直通线和交叉线。 直通线也称正线，制作时，线缆两端的水晶头中的线 序采用同一标准，如都采用eia/tia 568a标准，或者都采 用eia/tia 568b标准，如图2.11所示，通常采用eia/tia 568b标准。直通线适用于交换机(或集线器)uplink口与交 换机(或集线器)普通端口之间、交换机(或集线器)与路由 器之间、交换机(或集线器)与计算机网卡之间的连接。 第第2 2章章

20、网络传输介质网络传输介质 白橙 橙 1 2 白绿 蓝 3 4 白蓝 绿 5 6 白棕 棕 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕未使用 未使用 rx 未使用 未使用 rx tx tx eia / tia 568b 未使用 未使用 tx 未使用 未使用 tx rx rx eia / tia 568b 图2.11 直通线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 交叉线也称反线，制作时，线缆两端的水晶头中 的线序采用不同标准，即一端是eia/tia 568a标准， 另一端是eia/tia 568b标准，如图2.12所示。交叉线 适用于交换机(或集线器)普通端

21、口与交换机(或集线器) 普通端口之间、计算机网卡与计算机网卡之间的连接。 另外，路由器与计算机直接连接也使用交叉线。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 白橙 橙 1 2 白绿 蓝 3 4 白蓝 绿 5 6 白棕 棕 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕未使用 未使用 rx 未使用 未使用 rx tx tx eia / tia 568b 未使用 未使用 rx 未使用 未使用 rx tx tx eia / tia 568a 图2.12 交叉线 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 双绞线的制作 下面以常用的eia/tia 568b标准为例

22、介绍双绞线的 制作方法，所采用的工具为专用的rj-45压线钳，如图 2.13所示，该工具有切线、剥线和压线3种功能。 利用压线钳用于切线的两个金属刀片在双绞线23 cm处的封套上划出刀痕，两手握住刀痕两侧的双绞线拧 动直到封套脱落，露出4对导线；或者使用工具将双绞线 剥开一个小头，当露出8根导线和撕剥线时，紧握双绞线 封套，将撕剥线用力向外拉便可以划开封套，如图2.14 所示。露出足够长的导线后，剪去封套和撕剥线。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图图2.13 rj- -45压线钳压线钳 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 如图2.15所示，将4个线对从左到右按照橙、绿、 蓝、

23、棕的顺序排列，然后打开绕对。注意每对线打开时， 花色线排纯色线的左边，8根线的顺序便为白橙、橙、 白绿、绿、白蓝、蓝、白棕、棕(eia/tia 568b)。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.14 撕剥线的使用 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 橙 绿 蓝 棕 图2.15 色线的排列 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 将蓝色线和绿色线互换位置，形成白橙、橙、白 绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕的顺序，保证该顺序， 调整8根线使之平整，剪齐导线头，如图2.16所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.16 剪齐导线头 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质

24、 rj-45水晶头弹片朝下，使棕线在最右边，将剪好 的8根线插入水晶头直至底部。 将水晶头放入压线钳的压槽中，如图2.17所示。注 意压线钳一侧的金属压线齿(共8个)和另一侧的加固头 要准确地与水晶头相对应，不能出现错位。然后，握 住手柄压紧水晶头，此双绞线便制作完成了。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.17 将水晶头放入压线钳的压槽中 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3. 双绞线连通性的测试 常用的双绞线连通性测试工具有万用表、简易测 试仪、电缆测试仪三种。 1) 万用表 万用表是测试双绞线是否正常的基本工具，但它 只能测量单个导线(一条芯线的两端)是否连通，因此，

25、 利用万用表仅能测得这端接头的第几只脚对应于另一 端接头的第几只脚，但不能测出信号衰减情况。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2) 简易测试仪 如图2.18所示，简易测试仪通常分为两部分：一 部分为主测试器，另一部分为远程测试器。这两部分 各有8个led灯以及至少一个rj-45插槽(有些同时具有 bnc、aui、rj-11等测试功能)。简易测试仪对双绞线 18线逐根(对)测试，通过8个led灯，可以区分并判 定哪一根(对)线错线、短路或开路。简易测试仪的部 分功能也可以用万用表模拟，但简易测试仪操作更方 便。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图图2.18 简易测试仪简易测试

26、仪 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 简易测试仪的测试方法为：打开电源，将网线rj- 45插头分别插入主测试器和远程测试器，主测试器的 指示灯从1至8逐个顺序闪亮，若接线正确，则远程测 试器的指示灯也逐个顺序闪亮，即 主测试器 12345678 远程测试器 12345678 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 若接线不正常，则简易测试仪指示灯按下述情况 显示： (1) 有一根网线如3号线开路，则主测试器和远程 测试器的3号灯都不亮。 (2) 有几条线不通，则几条线对应的指示灯都不 亮；当网线少于两根线连通时，所有灯都不亮。 (3) 两头网线乱序，例如2、4线乱序，则显示如 下：

27、主测试器 12345678(不变) 远程测试器 14325678(改变) 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (4) 网线有两根短路时，则主测试器显示灯不亮， 而远程测试器短路的两根线所对应的灯都微亮；若有三 根以上(含三根)短路，则所有短路的线所对应的灯都不 亮。 3) 电缆测试仪 电缆测试仪除了可检测导线的连通状况外，还可以 测得信号的衰减率，并直接以图形的方式显示双绞线两 端的接脚对应状况等，但价格较高。 如图2.19所示，将双绞线的两端分别插入多功能电 缆测试仪的rj-45插槽中，按下电源开关，选择“自动 测试”模式，多功能电缆测试仪会自动感应电缆的连接 状况，并显示出电缆长度以

28、及端到端的连接情况。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.19 电缆测试仪 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.2 同轴电缆同轴电缆 2.2.1 同轴电缆的结构 同轴电缆(coaxial cable)由内导体、绝缘层、外 导体屏蔽层和外层绝缘护套组成，如图2.20所示。内 导体可以是单股铜芯或者多股绞合铜芯，电信号在其 上传输。绝缘层用来隔绝内导体和外导体屏蔽层。外 导体屏蔽层是一层金属网，可以有效防止电磁干扰。 外层绝缘护套用于保护线缆在外界环境中不被损坏。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 外导体屏蔽层 外层绝缘护套 绝缘层 内导体 图2.20 同轴电缆的结构

29、 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.2.2 同轴电缆的分类 1. 基带同轴电缆 基带同轴电缆的屏蔽层通常是用铜做成的网状结 构，其特征阻抗为50 。该电缆用于传输数字信号， 常用的型号一般有rg-8(粗缆)和rg-58(细缆)。粗缆与 细缆最直观的区别在于电缆直径不同。粗缆适用于比 较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高；但 是粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆，安装难度 也大，因此总体造价高。相反，细缆则比较简单，造 价较低；但由于安装过程中要切断电缆，因而当接头 较多时容易产生接触不良的隐患。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 无论是使用粗缆还是细缆连接的网络，故障

30、点往 往会影响到整根电缆上的所有机器，故障的诊断和修 复都很麻烦。因此，基带同轴电缆已逐步被非屏蔽双 绞线或光缆所取代。 2宽带同轴电缆 宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压而成的， 其特征阻抗为75 。这种电缆通常用于传输模拟信号， 常用型号为rg-59，是有线电视网中使用的标准传输 线缆，可以在一根电缆中同时传输多路电视信号。宽 带同轴电缆也可用作某些计算机网络的传输介质。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.2.3 使用基带同轴电缆的网络连接 1. 粗缆的连接 1) 粗缆连接所需要的硬件 建立一个粗缆以太网需要以下一些硬件设备。 (1) 网络接口卡：网络中每个节点需要一块提供au

31、i接口 的以太网卡。 (2) 收发器(transceiver)：粗缆以太网上的每个节点通 过安装在干线电缆上的外部收发器与网络进行连接。在连接 粗缆以太网时，用户可以选择任何一种标准的以太网(ieee 802.3)类型的外部收发器。收发器由两部分组成：含有电子 元器件的媒体连接单元mau(medium attachment unit)和没有 电子元器件的插入式分接头(也称为媒体相关接口mdi(medium dependent interface)。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (3) 收发器电缆：用于连接网络接口卡和外部收发器， 通常称为aui电缆。 (4) 电缆系统：连接粗缆以

32、太网的电缆系统包括粗同轴 电缆、用于连接电缆的一系列连接器和50 的终端匹配器。 终端匹配器安装在干线电缆段的两端，用于防止电子信号的 反射。干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。 (5) 中继器：由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音 干扰，使有用的信号变得越来越弱，因而为了保证在较长传 送范围内信号的有效性，要用中继器将弱信号放大整形后再 转发出去。对于使用粗缆的以太网，每个干线段的长度不超 过500 m，可以用中继器连接两个干线段，以扩充主干电缆 的长度。每个以太网中最多可以使用4个中继器，连接5段干 线段电缆。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2) 粗缆与站点的连接 如图2

33、.21所示，计算机上必须安装提供aui接口的 网卡，网卡与收发器通过收发器电缆连接起来，收发 器电缆的长度不能超过50 m，相邻收发器之间的最小 距离为2.5 m。粗缆干线段两端分别安装有终端匹配器 且一端接地。粗缆干线段最大长度为500 m，每条干线 段可以接入的节点数目最多为100个。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 maumdi pc网卡 aui接口 aui接口 收发器电缆 收发器 粗 缆 终端匹配器 终端匹配器 pcpcpc 图2.21 粗缆与站点的连接 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3) 粗缆结构的特点 用粗缆连接的线路有以下特点： (1) 具有较高的可靠性，网

34、络抗干扰能力强。 (2) 具有较大的地理覆盖范围，最长距离可达 2500 m。 (3) 线缆笨重，网络安装、维护和扩展比较困难。 (4) 造价高。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 细缆的连接 使用细缆组建小型局域网主要是为了节约设备开 支，或者是因为所使用的某些早期的集线器之间无法 用双绞线连接。 1) 细缆网络的硬件 (1) 网络接口卡：网络中每个节点需要一块提供 bnc接口的以太网卡，如图2.22所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 bnc接口 图2.22 提供bnc接口的以太网卡 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (2) bnc连接器：安装在每个细缆段

35、的两端。bnc 电缆连接器如图2.23所示，左图为组合在一起的bnc连 接器图示，而右图为各部分拆分后的图示。bnc连接器 包括外套、尾管和触针三个部分。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.23 bnc电缆连接器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (3) bnc t型连接器：细缆以太网上的每个节点通 过t型连接器与网络进行连接。t型连接器如图2.24所 示，其水平方向的两个插头用于连接两段细缆，与之 垂直的插口与网络接口卡上的bnc接口相连。 (4) bnc终端匹配器：外观如图2.25所示，阻抗为 50 ，安装在干线段的两端，用于防止电子信号的反 射。干线段电缆两端的终端

36、匹配器必须有一个且仅有 一个接地。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.24 bnc t型连接器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.25 bnc终端匹配器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (5) 中继器：对于使用细缆的以太网，每个细缆 干线段的长度要求不超过185 m，可以用带有bnc接口 的中继器(如图2.26所示)连接两个干线段，以扩充主 干电缆的长度。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.26 细缆中继器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2) 细缆制作步骤 制作细缆的工具一般为细缆专用压线钳，如图 2.27所示，该工具同时具有压线

37、、剥线、剪线功能。 (1) 如图2.28所示，我们先来认识一下连接器的各 个组成部件。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.27 细缆专用压线钳 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 尾管 触针 连接器外壳 连接体 图2.28 连接器的组成部件 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (2) 根据连接距离的要求，剪取一定长度的细缆 (不少于0.5 m)。用压线钳的剥线端剥去电缆外面的一 层胶体保护层，长度与bnc连接器的长度相当，约2 cm。 注意在剥去保护层时不要使用其他工具，否则会切断 与保护层相隔的金属网。 (3) 按图2.29所示用压线钳的剥线端剥去电缆的 护套、屏蔽

38、层和绝缘层，然后将连接器的尾管套在电 缆上。如果芯线是多股的，剥去绝缘层后要将它顺向 绞紧；如果有屏蔽铝箔，要撕去露出的铝箔。 (4) 将连接器的触针套在电缆的导线上，然后用 压线钳的细孔夹住触针的底部，紧压。套上触针的电 缆如图2.30所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 导线 绝缘层 护套 屏蔽层 图2.29 剥好的细缆 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.30 套上触针的电缆 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (5) 将电缆的金属网状屏蔽层松开一些，参见图 2.30，以使连接器能套进去。 (6) 如图2.31所示，将bnc连接器外壳套在细缆 上，使连接器的

39、连接体刚好套在透明绝缘层上，而不 要把屏蔽层的金属网压住。将bnc连接器压紧，保证触 针和bnc连接器前端平齐，否则可能会引发通信故障。 然后轻轻地拉一拉电缆以确认触针就位准确。 (7) 将屏蔽金属网均匀地压在bnc连接器的连接 体上，再将尾管顶紧连接体，用压线钳的细缆口夹住 尾管，用力压紧，细缆制作完成，如图2.32所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.31 将bnc连接器外壳套在细缆上 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.32 制作完成的细缆 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3) 细缆与站点的连接 如图2.33所示，在加入站点的位置将细缆切断， 并在

40、每段细缆的两端按照上述步骤安装bnc连接器，然 后用bnc t型连接器的水平接头连接切断的细缆，垂直 接头连接计算机网卡的bnc接口。干线边沿的连接稍有 区别，bnc t型连接器的水平接头一端连接切断的细缆， 另一端连接终端匹配器，垂直接头依然连接计算机网 卡的bnc接口。两个相邻的bnc t型连接器之间的最小 间隔距离为0.5 m。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 pc pc pc 终端匹配器 终端匹配器 pc网卡 bnc 连接器 细 缆 bnc 连接器 bnc t型连接器 终端匹配器 图2.33 细缆与站点的连接 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 一个细缆干线段的最大电缆

41、长度为185 m，细缆干 线段两端各接一个终端匹配器，且需要有一端的终端 匹配器接地。每个细缆干线段支持的最大节点数为30。 需使用中继器延长电缆范围时，最多可使用4个中继器 连接5个干线段。 4) 细缆结构的特点 用细缆连接的线路有以下特点： (1) 造价较低。 (2) 网络抗干扰能力强。 (3) 网络维护和扩展比较困难。 (4) 电缆系统容易产生断点，影响网络系统的可 靠性。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.3 光纤 2.3.1 光纤的结构与工作原理 光纤通常是由石英玻璃拉成的细丝，由纤芯和透明包 层组成，如图2.34所示。纤芯的直径只有8100 m，光 信号通过纤芯传导。这

42、种由纤芯和包层组成的光纤是裸光 纤。为了保护光纤表层，增加光纤的机械强度，在它外面 要加外套，这就构成了光缆，如图2.34右图所示。外套基 本由覆层、填充物和外护层组成。覆层的作用是防尘，增 加机械强度，使光纤不易折断。填充物的作用是进一步保 护光纤，以防止安装时的拉伸和温度变化引起的热胀冷缩。 外护层是最后一层保护，可以进一步提高光纤的强度。不 同的外护套为不同条件下的光缆安装提供相应的解决方案。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 包层 纤芯 图2.34 光纤结构 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 纤芯由透明包层包裹，光在纤芯中传播，当光到 达这两种透明介质的接触面时，光线被

43、分成两部分： 一部分折射到包层中，另一部分反射回纤芯。由于包 层的折射率较纤芯的折射率低，而光线由折射率高的 介质射入折射率低的介质时，折射角大于反射角，因 而当光线的入射角足够大(大于某个临界角度)时，就 会出现全反射。全反射使光线到达纤芯与包层的接触 面时折回纤芯并向远端传播，光线在纤芯内沿着一条 “之”字型路线前进，如图2.35所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 光 纤芯 包层 图2.35 光在纤芯中的传输路径 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.3.2 光纤的分类与特点 1. 多模(multi mode，mm)光纤 多模光纤的纤芯直径较大，允许不同角速度入射 的

44、光线在一条光纤中传输。根据入射角度的不同，各 种模式的光在光纤中实际经过的距离可能不同，如图 2.36(a)所示，它们到达目的地的时间也略有差异，这 种现象被称为模式色散。因此，多模光纤的纤芯剖面 折射率分布为渐变型分布，由纤芯中心向外折射率逐 渐减小，这使得光通过纤芯中心时速度放慢，通过纤 芯外沿时速度加快，这就保证了所有模式的光几乎能 同时到达终点。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 这样光接收器就能收到一个强闪的光，而不是一 个模糊的闪光。标准的多模光纤一般采用直径为50 m或者62.5 m的纤芯，包层直径为125 m，这种 光纤可表示为50/125或者62.5/125。 多模光

45、纤的光源通常是红外发光二极管(led)。这 种光源造价便宜但发射的光在光纤中的传输距离没有 激光长。多模光纤可用于中容量、中距离通信系统， 是局域网中最常用的光纤。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 单模(single mode，sm)光纤 单模光纤的纤芯中只传播一种模式的光，纤芯直 径比多模光纤小很多，仅几微米(一般为810 m)； 单模光纤的包层直径与多模光纤一样，均为125 m。 单模光纤不存在模式色散，纤芯的折射率是均匀的。 单模光纤的纤芯没有空间供光线来回反射传播。单模 光纤采用高度汇聚的红外激光源，产生的光线以90 进入纤芯，沿直线向前传播，如图2.36(b)所示。这

46、使 得单模光纤与多模光纤相比，传输速率更高，距离更 远。因此，单模光纤适用于大容量、长距离的通信。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 输入信号输出信号 输入信号 (a) (b) 输出信号 图2.36 多模光纤与单模光纤 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.3.3 光纤网络的组件简介 1. 光纤通信过程 光纤通信过程主要涉及三个部件：光发送器、光 接收器和光纤。发送时，光发送器会将电信号转变成 光信号，有光脉冲表示“1”，无光脉冲表示“0”。 光信号在光纤中传播，途中会因较长距离传输而发生 衰减，需在适当位置设置中继器来保证远距离通信的 信号质量。光信号到达接收端后，由光接收器

47、将光信 号恢复为原始的电信号。光纤通信过程如图2.37所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 判 决 再 生 光 源 光 检 测 光纤中继器 光信号 光纤 光 源 驱 动 光发送器 电信号 铜介质 光 检 测 光接收器 光信号 光纤 放 大 电信号 铜介质 图2.37 光纤通信过程 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2. 光纤网络中的主要硬件简介 1) 光纤收发器 实际中通信双方都需要发送和接收信号，因此可 以将光发送器和光接收器集成为光纤收发器，如图 2.38所示。使用光纤收发器时应先去掉接口保护套， 里边有两个光纤接口，一个用于光发送，一个用于光 接收。rj-45插槽用于

48、通过双绞线连接以太网交换机或 计算机网卡。 2) 光纤中继器 在大容量和长距离的光纤通信中需要在一定距离 处设置光纤中继器，如图2.39所示。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.38 光纤收发器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.39 光纤中继器 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 3) 光缆 实际应用中，光纤以光缆的形式使用，一根光缆 可以包含多根光纤。光缆由缆芯、加强构件和外保护 层构成，其结构如图2.40所示。光缆可以按照结构、 铺设方式、用途等分为多种类别。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 光纤 光纤用填充物 套管 中心加强件 护套 光纤束

49、缆芯用填充物 中心加强件 图2.40 光缆结构 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 4) 带有光纤模块的交换机 交换机的生产者将光纤的接口和收发器设计为通 用接口的小模块，即光纤模块，如图2.41所示。该模 块可以根据需求选择安装。中、高档的交换机为了满 足连接端口速率和传输距离的需求，往往都装有光纤 模块。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 图2.41 带有光纤模块的交换机 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 5) 光纤网卡 光纤网卡的速率很高，一般为1001000 mb/s， 适合于服务器等通信量较大的计算机与交换机的连接， 其外观如图2.42所示。 第第2 2章章 网

50、络传输介质网络传输介质 使用时将接口 保护套去掉 图2.42 光纤网卡 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.4 无线传输 2.4.1 电磁波谱 1. 简介 电磁波是变化的电磁场在空间的传播，它在真空中 的传播速度等于光速。光也是电磁波。频率低的电磁波 波长较长，频率高的电磁波波长较短。不同频率(波长) 的电磁波组成了连续的电磁波谱，如图2.43所示。电磁 波谱的频率范围很广，目前已经探测到的电磁波频率范 围约为11024 hz，波长范围约为10810-16 m。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 非 常 低 极低低 中等 高 非 常 高 高高 红外线 可 见 光 紫 外 线

51、x射线 902928 mhz 26 mhz 2.42.4835 ghz 83.5 mhz 5.7255.85 ghz 125 mhz 音频 窄带pcs (1.9 ghz) 蜂窝通信 (840 mhz) 电视信号 fm广播 红外无线局域网 am广播 短波 极 超 图2.43 电磁波谱图 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 不同频率的电磁波具有不同的物理特性，其用途 也不同。无线电波、红外光和可见光都可以通过调节 波的振幅、频率和相位来承载信息。电磁波频率越高， 承载的信息量就越大，但频率更高的紫外线、x射线、 射线，由于难以产生和调节且传播时易造成伤害， 因而不被用于信息传播。 第第2 2

52、章章 网络传输介质网络传输介质 2. 电磁波谱的分配 在有线通信系统中，信号在实体的线路中传播， 由于线路自身是相互隔离的，因而它们之间的干扰是 有限的。而在无线通信系统中没有实体的通信线路， 信号在开放的空间中传播，为了避免混乱，一般采用 分配频段(波段)的方式来进行信号隔离。这种分配通 常都是由政府立法来执行的，将电磁波谱分段，依据 不同的应用目的分配使用。因此，大多数频段的使用 如同土地、能源的使用一样，必须获得许可并付费。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 在电磁波谱中有一些频段的使用是无需授权的， 即这些频段没有根据应用目的被分配，可以任意使用。 大 多 数 政 府 都 预

53、留 了 这 样 的 频 段 ， 称 为 ism(industrial，scientific and medical)频段，即 工业、科学和医疗领域中所有使用电磁波的设备都可 以任意使用这些频段。当然，不同的国家ism频段的位 置会有所不同。图2.43中的阴影部分就是三个ism频段， 其中2.4 ghz频段几乎对所有国家都开放使用。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (1) 900 mhz频段：用于无绳电话、蜂窝电话和 其他消费品，频段范围小，数据速率最大为1mb/s，但 传输距离较长。该段已十分拥挤，用户时常会受到干 扰或无法接入网络。 (2) 2.4 ghz频段：频段范围比900 m

54、hz频段要宽， 无线局域网标准802.11b工作在该段，能提供最高11 mb/s的数据速率。大多数无线网络设备采用该频带作 为主要传输频率。 (3) 5 ghz频段：较以上两个频段开放得晚，无线 标准802.11a工作在该段，能提供最高54 mb/s的数据 速率，但传输距离较短。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 2.4.2 红外线和激光 1. 红外线 红外线是波长在750 nm1 mm之间的电磁波，它 的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不 到的光线。如电视机等家用电器的遥控器就是通过红 外线脉冲信号来实现遥控的。红外线无法穿透固体物 质，因此分别处于两个房间的红外系统之间不

55、会相互 干扰，这使得红外频段的使用无需政府许可。 红外线传输有以下三种模式。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (1) 直接式红外线连接：建立连接时，由于红外 端口射出的红外线以圆锥形向外散出，因而可将两个 设备的红外线端口相互对准，使之在接收范围内，两 设备之间不能有障碍物。这种传输模式常用于两个桌 面或掌上设备的临时通信。 (2) 反射式红外线连接：在一个封闭的空间内， 红外线设备依靠墙壁和物体对红外线的反射接收另一 设备发送的信号，此时无需设备红外端口相互对准。 第第2 2章章 网络传输介质网络传输介质 (3) 全向性红外线连接：各个设备的红外端口对 准红外线基站设备，从而通过基站实现彼此通信。 采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以 提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对 便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射 能力很差