第2章 网络传输介质

1、2022年3月7日主讲人：高敬格主讲人：高敬格河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系2本章知识要点：2.1 同轴电缆2.2 双绞线2.3 光缆2.4 无线传输2.5 本章小结河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系3 网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分有线传输介质和无线传输介质。 (1) 有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。 (2) 无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有微波、红外

2、线和激光等。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系4 不同的传输介质，其特性也不相同。会影响数据通信质量和通信速度。特性主要包括： 物理特性。说明传播介质的特征。 传输特性。包括信号形式、调制技术、传输 速度及频带宽度等内容。 连通性。采用点到点连接还是多点连接。 地域范围。网上各点间的最大距离。 抗干扰性。防止噪声、电磁干扰对数据传输影响的能力。 相对价格。以元件、安装和维护价格为基础河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系52.1 同轴电缆2.1.1 同轴电缆的分类2.1.2 同轴电缆的网络2.1.3 参数指标2.1.4 规格型号2.1.5 布线结

3、构河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系6 同轴电缆由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴的内导体组成，两导体间用绝缘材料隔开。内导体为铜线，外导体为铜管或网。其频率特性比双绞线好，传输速率高，屏蔽性能好，抗干扰能力强。目前常用于有线电视系统中。中心导体绝缘材料层网状物屏蔽层外部隔离材料层河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系72.1.1 同轴电缆分类(1)按电缆直径大小分 粗同轴电缆：适用于比较大型的局部网络，标准距离长，可靠性高，安装时不需要切断电缆，可以灵活调整计算机的入网位置，但是必须安装收发器，电缆安装难度大，总体造价高。 细同轴电缆：造价

4、低，安装简单，安装过程要切断电缆，两头要接上基本网络连接头，接头多时容易产生不良的隐患。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系82.1.1 同轴电缆分类(1)按电缆直径大小分类举例 细缆RG58：直径0.26厘米，最大传输距离185米，阻抗50，线材价格和连接头成本较低，且不需要购置集线器等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。 粗缆RG11：直径1.27厘米，最大传输距离500米，阻抗是75。直径粗，弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设，且RG-11连接头制作复杂，并不能直接与电脑连接，因此粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络

5、。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系92.1.1 同轴电缆分类(2)按电缆传输信号的种类分 基带(或视频)同轴电缆：数字信号传输的50欧姆电缆，它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。其带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s2Gb/s的数据传输速率。目前，同轴电缆大量被光纤取代，但仍广泛应用于有线电视和某些局域网。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系102.1.1 同轴电缆分类(2)按电缆传输信号的种类分 宽带(或网络)同轴电缆：模拟信号传输的75欧姆电缆。其可使用的频带高达300MHz到450MHz，覆盖的区域广，需要模拟放大器周期性

6、地加强信号，用以把进入网络的比特流转换为模拟信号，并把网络输出的信号再转换成比特流。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系112.1.2 同轴电缆的网络 (1)主干网：主干线所用的同轴电缆由防护层的电缆构成，其信号传输性能较好。 (2)次主干线：次主干电缆的直径比主干电缆小，一般还要采用高增益的分布式放大器，同时要考虑电缆与用户出口的接口。 (3)线缆 同轴电缆不可绞接，各部分是通过低损耗的7 5 连接器来连接的。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系122.1.3 同轴电缆参数指标电气参数： (1)同轴电缆的特性阻抗 (2)同轴电缆的衰减 (3)同

7、轴电缆的传播速度 (4)轴电缆直流回路电阻测试要素： (1)导体或屏蔽层的开路和短路情况 (2)导体接地情况 (3)屏蔽接头之间的短路情况河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系132.1.4 规格型号 目前，基带同轴电缆屏蔽线是用铜做成的网状；宽带同轴电缆的屏蔽层通常是用铝冲压成的。同轴电缆安装时屏蔽层必须接地，同时两头要有终端器来削弱信号反射作用。 常用的同轴电缆规格： (1) 规格是RG-8，阻抗为50。 (2) 规格是 RG-58，阻抗为 50。 (3) 规格是 RG-59，阻抗为75。 (4) 规格是RG-62，阻抗为93。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与

8、电气工程系与电气工程系142.1.5 布线结构(1)细缆构成的网络结构优点：容易安装、造价低、网络抗干扰能力强；缺点：网络维护和扩展困难，电缆系统的断点较多，网络可靠性差。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系152.1.5 布线结构(2)粗缆网络结构优点：较高的可靠性，网络抗干扰能力强，以及较大的地理覆盖范围；缺点：网络安装、维护和扩展困难，造价高。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系162.1.5 布线结构(3)粗/细缆混合网络结构 增加粗缆和细缆之间的连接器。其优缺点介于前两种结构之间。 结论：无论哪种结构，一根同轴电缆上接多部机器（总线拓扑

9、结构），当一点发生故障时，会影响所有机器， 故障的诊断和修复麻烦。所以，逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系172.2 双绞线(Twisted pair，TP)2.2.1 双绞线的分类2.2.2 双绞线的规格与型号2.2.3 双绞线的性能指标2.2.4 双绞线的标准接法河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系18 双绞线由两根按一定密度互相绞在一起的具有绝缘保护层的铜导线组成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中双绞线电缆。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系192.2.1 双绞线的分类 (1

10、)屏蔽双绞线(Shield Twisted Pair, STP)：较贵,在塑胶外皮里包覆一层遮蔽的金属薄膜，以及一条接地的金属铜细线，可以防止电磁的干扰，1MHz下阻抗值是100欧姆，较高的传输速率,100米内可达到155Mbps,抗干扰好。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系20 屏蔽双绞线电缆的种类： 铝箔屏蔽双绞线电缆(Foil Twisted Pair, FTP) 铝箔、铜网双层屏蔽双绞线电缆(Shielded Foil Twisted Pair, SFTP) 独立双层屏蔽双绞线电缆(SSTP)三种形式。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工

11、程系212.2.1 双绞线的分类 (2)非屏蔽双绞线(Unshield Twisted Pair, UTP)。没有金属屏蔽层，抗干扰差。但价格低，广泛使用。在1MHz下阻抗值是100欧姆。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系22双绞线电缆性能的综合比较 铜缆类型 项目 UTP STP FTP/SFTP SSTP 价格 低 较高 高 安装成本 低 较高 高 抗干扰能力 弱 较强 强 保密性 一般 较好 好 信号衰减 较大 较小 小 适用场合 网络流量不大,设备和线路安装密度不大的情况.如：办公环境。 网络流量较大,传输距离较远,设备和线流庞大、复杂.如：银行、机场、工厂.

12、高速网络系统,高保密的高速系统中.如：从事CAD的大型企业,军事系统 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系232.2.2 双绞线的规格与型号3类(带宽16Mbps)5类(带宽100Mbps)超5类(带宽100Mbps)6类(带宽250Mbps)3类（带宽16Mbps）4类（带宽20Mbps）5类（带宽100Mbps）超5类(带宽100Mbps)6类（带宽250Mbps）7类（带宽620Mbps）屏蔽双绞线双绞线非屏蔽双绞线河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系242.2.2 双绞线的规格与型号河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工

13、程系252.2.3 双绞线的性能指标(1)衰减( Attenuation)：测量全部应用频率上的衰减。(2)近端串扰(NEXT Near-End Crosstalk Loss)随着信号频率的增加其测量难度更大；(3)直流环路电阻(4)特性阻抗：包括电阻及频率自1100MHz的电感抗及电容抗;(5)衰减串扰比(ACR)：较大值表示抗干扰能力强，要求至少大于10d B。(6)电缆特性：通讯信道的品质是由它的电缆特性信噪比(SNRSignal-Noice ratio）来描述的。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系262.2.4 双绞线的标准接法 局域网的通信介质有：双绞线、

14、同轴电缆、光纤等。从性价比和可维护性出发，大多数局域网使用非屏蔽双绞线UTP。 网线由一定长度的双绞线与RJ45头组成。双绞线由8根不同颜色的线分成四对绞合在一起。两种接法：EIA/TIA 568B标准接法和EIA/TIA 568A标准。 将水晶头的尾巴向下(即平的一面向上)，从左至右，分别定为1 2 3 4 5 6 7 8，以下是各口线的分布。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系27T568A线序 (端接方式A):T568B线序(端接方式B):河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系28 网线一般都是以“箱”为单位出售，每箱双绞线的长度为305m。

15、不同品牌双绞线的价格相差较大。 双绞线的质量决定局域网带宽，只有标准的5类或超5类线才能实现100Mb/s的传输速率。 标识：网线外面的塑料包皮上应当每隔两英尺印有一段文字，诸如“24 AWGCAT5”的字样。以AMP公司的线缆为例，该文字为： AMP SYSTEMS CABLE E138034 0100 24 AWG(UL) CMR/MPR OR C(UL)PCC FT4 VERIFIED ETL CAT5 O44766 FT 9907 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系29其中，各项标识解释如下： AMP：代表公司名称。 0100：表示阻抗是100。 24：表示线

16、芯是24号的(线芯有22、24、26三种规格)。 AWG：表示美国线缆规格标准。 UL：表示通过认证的标记。 FT4：表示4对线。 CAT5：表示5类线。 O44766：表示线缆当前处在的英尺数 9907 ：表示生产年月。 若塑料包皮上没有厂商，没有标准，则通常为劣质产品河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系30大对数电缆(5类 25对 24 AWG 非屏蔽软线) 导线色彩由蓝、橙、棕、灰和白、红、黑、黄、紫编码组成。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系31线对色彩码线对色彩码1白/蓝/ /蓝/白14 黑/棕/ /棕/黑2白/橙/ /橙/白15 黑

17、/灰/ /灰/黑3白/绿/ /绿/白16 黄/蓝/ /蓝/黄4白/棕/ /棕/白17黄/棕/ /棕/黄5白/灰/ /灰/白18 黄/绿/ /绿/黄6红/蓝/ /蓝/红19 黄/棕/ /棕/黄7红/橙/ /橙/红20 黄/灰/ /灰/黄8红/绿/ /绿/红21 紫/蓝/ /蓝/紫9红/棕/ /棕/红22 紫/橙/ /橙/紫10红/灰/ /灰/红23 紫/绿/ /绿/紫11黑/蓝/ /蓝/黑24 紫/棕/ /棕/紫12黑/橙/ /橙/黑25 紫/灰/ /灰/紫13黑/绿/ /绿/黑河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系322.3 光纤(Optical Fiber，OF)2.3

18、.1 光纤结构2.3.2 光纤的种类2.3.3 光纤的连接方式2.3.4 光缆河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系332.3.1 光纤结构 (1)光纤组成 光纤一般分为3层：中心高折射率玻璃芯其芯径一般为50或62.5m，中间是硅玻璃层，直径一般为125m，最外层是树脂涂层。纤芯纤芯包层包层保护套保护套河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系342.3.1 光纤结构 (2)光纤接口(无源接口和有源中继器)SC LC MT-RJ DSC VF-45 Opti-Jack河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系35河北工程大学自动化河北

19、工程大学自动化与电气工程系与电气工程系362.3.2 光纤的种类 (1)按传输模式分类 单模光纤：在给定的工作波长上以单一的模式光传播，传输频带宽，传输容量大。芯径810m，包层直径125m。单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点。 多模光纤：以多种模式的光传播，芯径一般50200m，包层直径125230m，传输速度低、距离短，整体传输性能差，但是成本低。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系37河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系382.3.2 光纤的种类 (2)按折射率分类 突变(阶跃、跳变)型光纤(Step Index Fiber，SIF

20、) 渐变(梯度)型光纤(Griended Index Fiber，GIF) 环形光纤(Ring Fiber)和W型光纤注意：光纤规格单模：8m/125m、9m/125m、10m/125m 多模：50m/125m 欧标，62.5m/125m 美标工业,医疗和低速网络： 100m/140m，200m/230m河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系392.3.3 光纤连接方式 (1)将它们接入连接头并插入光纤插座。 (2)用机械方法将其接合。方法是将两根小心切割好的光纤的一端放在一个套管中，然后钳起来。可以让光纤通过结合处来调整，以使信号达到最大。 (3)两根光纤可以被融合在一

21、起。这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能量会和信号交互作用。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系402.3.4 光缆 (1)结构 光缆主要由光导纤维和塑料保护套管及塑料外皮构成。光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有保护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系412.3.4 光缆 (2)按光纤的数目分类 单芯光缆：光缆护套中只有一根光纤的一类光缆.它通常有一个较大的缓冲层和一个较厚的外皮,以便于使用。 河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系422.3.4

22、 光缆 (2)按光纤的数目分类 双芯光缆：光缆护套中有两根光纤的光缆。 多芯光缆：在一根光缆外皮里包裹了两根以上的光纤。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系432.3.4 光缆 (3)按光缆在布线工程中的应用分类 光纤跳线：两端带有光纤连接器的光纤软线，适用于网卡与信息插座的连接以及传输设备间的连接，可以应用于管理间子系统、设备间子系统和工作区子系统。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系442.3.4 光缆 (3)按光缆在布线工程中的应用分类 室内光缆：抗拉强度较小，保护层较差，但也更轻便、更经济。主要适用于水平干线子系统和垂直干线子系统。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系452.3.4 光缆 (3)按光缆在布线工程中的应用分类 室外光缆：抗拉强度较大，保护层较厚重，并且通常为铠装(即金属皮包裹)。河北工程大学自动化河北工程大学自动化与电气工程系与电气工程系462.3.4 光缆 (3)按光缆在布线工程中的应用分类 架空式光缆：架挂在电杆上使用的光缆。这种敷设方式可以利用原有的架空明线杆路，节省建设费用，缩短建设周期。 直埋式光缆：用于直接埋设在开挖的电信沟内，埋设完毕即填土掩埋。 道管式光缆