第2章 局域网拓扑与介质

1、局域网与城域网局域网与城域网第第2章章 拓扑与传输介质拓扑与传输介质本章要求本章要求n理解并掌握理解并掌握n网络拓扑网络拓扑n概念：物理拓扑、逻辑拓扑概念：物理拓扑、逻辑拓扑nLAN的几种典型拓扑及特点的几种典型拓扑及特点n传输介质：数据传输的物理基础传输介质：数据传输的物理基础n传输介质与传输容量的关系：香农信道容量定理传输介质与传输容量的关系：香农信道容量定理n主要传输介质的特点：双绞线、光纤、无线主要传输介质的特点：双绞线、光纤、无线“介质介质”n了解并理解了解并理解nLAN拓扑结构的演进拓扑结构的演进nLAN传输介质的演进传输介质的演进n通用布缆系统通用布缆系统本章内容本章内容n2.1

2、 网络拓扑网络拓扑n2.2 传输介质概述传输介质概述n2.3 香农信道容量定理香农信道容量定理n2.4 双绞线双绞线n2.5 光纤光纤n2.6 无线介质无线介质n2.7 通用布缆系统（自学）通用布缆系统（自学）n2.8 小结小结2.1 网络拓扑网络拓扑n2.1.1 概述概述n2.1.2 总线型拓扑总线型拓扑n2.1.3 环型拓扑环型拓扑n2.1.4 星型拓扑星型拓扑n2.1.5 交换网络一般拓扑结构交换网络一般拓扑结构n2.1.6 轮幅状拓扑轮幅状拓扑n2.1.7 层次性拓扑层次性拓扑2.1.1 概述概述n2.1.1.1 传输信道概述传输信道概述n2.1.1.2 拓扑结构概述拓扑结构概述2.1

3、.1.1 传输信道概述传输信道概述n通信传输系统三要素通信传输系统三要素n发送者（发送者（Transmitter，信源），信源）n接收者（接收者（Receiver，信宿），信宿）n传输介质（传输介质（Medium）n( T, R, M )构成一般意义上的通信信道构成一般意义上的通信信道n下面讨论信道的基本特点下面讨论信道的基本特点n独享信道与共享信道独享信道与共享信道T的数量的数量n点对点信道与多点信道点对点信道与多点信道R的数量的数量2.1.1.1 传输信道传输信道独享信道与共享信道独享信道与共享信道n独享信道独享信道nDedicated channeln信道中信道中T只有一个只有一个n在任

4、何时刻，一个在任何时刻，一个T单独使用信道传输数据单独使用信道传输数据n在任何时刻在任何时刻T与与R之间的通信不受干扰之间的通信不受干扰n共享信道共享信道nShared channeln信道中信道中T有多个，通常有多个，通常R也有多个也有多个n多个多个T发送数据会相互干扰发送数据会相互干扰n应该制定一个规则，协调各应该制定一个规则，协调各T之间发送数据的时间顺序之间发送数据的时间顺序n介质访问控制（介质访问控制（Medium Access Control, MAC）协议）协议2.1.1.1 传输信道传输信道点对点与多点信道点对点与多点信道n点对点信道点对点信道nP2P：Point to poi

5、nt channeln信道中信道中T和和R均只有一个均只有一个n在任何时刻在任何时刻T与与R之间的通信不受干扰之间的通信不受干扰n点对多点信道点对多点信道nP2MP：Point to multipoint channeln信道中信道中T只有一个，只有一个，R有多个有多个n一发多收：同时或分时一发多收：同时或分时n广播信道广播信道nBROAD：Broadcast channeln一发全收：一次发送、同时接收一发全收：一次发送、同时接收n任何时刻，也只有一个任何时刻，也只有一个T可以发送可以发送n通常，一些通常，一些R可以根据规则变成可以根据规则变成T2.1.1.2 拓扑结构概述拓扑结构概述n网络

6、拓扑的概念网络拓扑的概念n系统组成的抽象表达系统组成的抽象表达n网络由节点与链路构成网络由节点与链路构成n物理拓扑与逻辑拓扑物理拓扑与逻辑拓扑n物理拓扑：与网络设备和物理介质的连接相对物理拓扑：与网络设备和物理介质的连接相对应应n拓扑结构通常就是指物理拓扑结构拓扑结构通常就是指物理拓扑结构n逻辑拓扑：与数据流在物理中的流向相对应逻辑拓扑：与数据流在物理中的流向相对应n物理拓扑可能与逻辑拓扑形状不同物理拓扑可能与逻辑拓扑形状不同n局域网早期的基本拓扑结构局域网早期的基本拓扑结构n总线型、树型、环型、星型总线型、树型、环型、星型n交换式网络的组网常用的层次型结构交换式网络的组网常用的层次型结构n星

7、星-网状、星网状、星-环状、层次型树状等环状、层次型树状等2.1.1.2 拓扑结构概述拓扑结构概述2.1.2 总线型拓扑总线型拓扑n本质特质本质特质n共享信道共享信道n一发全收一发全收n无需中继无需中继n时延最短时延最短n传输无方向传输无方向n信号隐式吸收信号隐式吸收PCPC端接器端接器2.1.2 总线型拓扑总线型拓扑n一发全收一发全收n发送每一帧，总线上每个站点都能收到发送每一帧，总线上每个站点都能收到n需要用目的地址指明希望由谁接收需要用目的地址指明希望由谁接收n需要用源地址指明是由谁发出的帧需要用源地址指明是由谁发出的帧n同一时刻只可能有一个有效发送同一时刻只可能有一个有效发送n多个发送

8、帧在时间上产生重叠时，会造成帧错误多个发送帧在时间上产生重叠时，会造成帧错误n称为冲突，称为冲突，collisionn需要用发送规则来决定当前谁可以发送需要用发送规则来决定当前谁可以发送n通称：通称：MAC协议协议n早期同轴电缆采用的结构早期同轴电缆采用的结构n目前已退出市场目前已退出市场PCPC端结器端结器2.1.2 总线拓扑总线拓扑早期的应用案例早期的应用案例BNC头2.1.3 环型拓扑环型拓扑n连接特点连接特点n是最简冗余拓扑结构，目前用于城域网是最简冗余拓扑结构，目前用于城域网n通过转发器与单向链路连成环状通过转发器与单向链路连成环状n各站点通过转发器接入环中各站点通过转发器接入环中n

9、数据传输具有方向性数据传输具有方向性n早期令牌环的通信特点早期令牌环的通信特点n只有得到令牌的站点才能发送只有得到令牌的站点才能发送n同一时刻只能有一个站点发送同一时刻只能有一个站点发送n准广播通信：数据单向绕环一周，所有站点都能收到准广播通信：数据单向绕环一周，所有站点都能收到n数据传输中需要指定源、目地址数据传输中需要指定源、目地址n使用令牌机制：轮转发送，分布式仲裁使用令牌机制：轮转发送，分布式仲裁n无竞争无竞争PCPCPCPC2.1.3 环型拓扑环型拓扑应用案例：令牌环应用案例：令牌环n早期令牌环的特点早期令牌环的特点n需要对发送规则进行监控和管理（令牌管理）需要对发送规则进行监控和管

10、理（令牌管理）n通常站点兼任监控站监测环的状态通常站点兼任监控站监测环的状态n 监控站故障、监控站离开环监控站故障、监控站离开环 怎么办？怎么办？n需对数据进行转发、插入、接收、清除处理（避免循环）PCPCPCPC2.1.4 星型拓扑星型拓扑n物理结构物理结构n物理拓扑是星型物理拓扑是星型n所有站点直接与中央节点相连所有站点直接与中央节点相连n各站点之间无直接连线各站点之间无直接连线n站点之间通信必须通过中央节点转发站点之间通信必须通过中央节点转发2.1.4 星型拓扑示例星型拓扑示例n逻辑结构逻辑结构n网络的逻辑拓扑由中央节点的处理方式决定网络的逻辑拓扑由中央节点的处理方式决定n中心节点为交换

11、机：逻辑拓扑为星型中心节点为交换机：逻辑拓扑为星型n中心节点为中心节点为HUB：逻辑拓扑为总线型：逻辑拓扑为总线型n用两个单向传输的接口实现双向传输功能用两个单向传输的接口实现双向传输功能n“一收普发一收普发”的转发方式具有总线型通信的基本特点的转发方式具有总线型通信的基本特点HUB2.1.5 网状拓扑网状拓扑n随着随着LAN技术的发展，交换设备的大量使用，技术的发展，交换设备的大量使用，LAN的规模显著增大，简单拓扑已不能满足需要的规模显著增大，简单拓扑已不能满足需要n交换机之间互联形成交换机之间互联形成LAN主干通常为主干通常为“mesh”结结构构n全连通形式全连通形式n部分连通形式部分连

12、通形式n特点特点: 结构健壮结构健壮2.1.6 轮辐状拓扑轮辐状拓扑n物理结构特点物理结构特点n结合星型和环型结构特点结合星型和环型结构特点n所有站点直接与中央节点相连所有站点直接与中央节点相连n站点之间通过提供环路提供冗余链路站点之间通过提供环路提供冗余链路n中心节点的高可靠性中心节点的高可靠性n应用特点应用特点n中心节点到次节点的星型链路可以匹配信息汇聚的流量中心节点到次节点的星型链路可以匹配信息汇聚的流量模型模型 n次节点之间的环路提供了冗余链路，结构健壮次节点之间的环路提供了冗余链路，结构健壮n适用于：适用于：大型园区主干网、城域主干网大型园区主干网、城域主干网2.1.7 层次性拓扑层

13、次性拓扑nLAN/MAN出现核心层与接入层出现核心层与接入层n常见层次性拓扑：常见层次性拓扑：n树状拓扑、环星拓扑、网星拓扑树状拓扑、环星拓扑、网星拓扑树状拓扑树状拓扑环星拓扑环星拓扑网星拓扑网星拓扑通过多层星形通过多层星形拓扑构成，相拓扑构成，相对简单对简单采用可靠性较高的环采用可靠性较高的环网以及成本较低的星网以及成本较低的星形网络，平衡网络成形网络，平衡网络成本与性能本与性能采用可靠性更好的采用可靠性更好的Mesh网以及成本较低网以及成本较低的星形网络，同时提高的星形网络，同时提高传输性能与可靠性传输性能与可靠性交换式网络一般拓扑小结交换式网络一般拓扑小结n交换设备的大量使用显著改变了网

14、络拓扑交换设备的大量使用显著改变了网络拓扑n网络设备：网络设备：L2/L3以太网交换机以太网交换机n当前交换式网络的主要拓扑形式：当前交换式网络的主要拓扑形式：mesh-starn接入层：主机以星型结构接入交换机，构成资源子网接入层：主机以星型结构接入交换机，构成资源子网n核心（主干）层：交换机以点对点全双工链路、部分核心（主干）层：交换机以点对点全双工链路、部分或全连通成网状拓扑，构成通信子网（基础设施）或全连通成网状拓扑，构成通信子网（基础设施）主机主机交换机交换机通信子网通信子网资源子网资源子网2.2 传输介质概述传输介质概述n传输介质：发送者与接收者之间的物理路径传输介质：发送者与接收

15、者之间的物理路径n电信号以电磁波的形式在介质中传播电信号以电磁波的形式在介质中传播nIEEE 802标准将介质分为标准将介质分为n导向介质（导向介质（guided media）n光纤与铜缆之类固体光纤与铜缆之类固体n不管介质如何弯曲，电信号都会随物理介质向前传播不管介质如何弯曲，电信号都会随物理介质向前传播n非导向介质（非导向介质（unguided media）n大气层与外层空间等大气层与外层空间等n可以传播电磁波但不对其导向可以传播电磁波但不对其导向n使用这两类介质传输，通常称为有线通信与无线通信使用这两类介质传输，通常称为有线通信与无线通信2.2 传输介质概述传输介质概述n传输介质对局域网

16、的影响传输介质对局域网的影响n不同介质的带宽、延迟、损耗、费用和安装维不同介质的带宽、延迟、损耗、费用和安装维护上都不同护上都不同n介质的特性决定着数据传输的性能和质量介质的特性决定着数据传输的性能和质量n介质的带宽决定着数据的传输速率介质的带宽决定着数据的传输速率n介质对信号的衰减决定着数据的传输距离介质对信号的衰减决定着数据的传输距离n介质的抗干扰性能影响数据传输的误码率介质的抗干扰性能影响数据传输的误码率2.2 传输介质概述传输介质概述n历史上曾经使用过多种传输介质历史上曾经使用过多种传输介质n例如：基带同轴电缆、宽带同轴电缆、等等例如：基带同轴电缆、宽带同轴电缆、等等n近年来，已经集中

17、到：近年来，已经集中到：n双绞线：特别是非屏蔽双绞线双绞线：特别是非屏蔽双绞线n光纤：包括多模光纤和单模光纤光纤：包括多模光纤和单模光纤n无线：主要使用无线：主要使用2.5GHz和和5GHz频段频段2.3 香农信道容量定理香农信道容量定理n信道容量信道容量n通信系统中使用的物理介质的极限数据传输速通信系统中使用的物理介质的极限数据传输速率率n单位是单位是 比特每秒（比特每秒（bit/s，bps）n香农信道容量公式香农信道容量公式n通信系统中的数据传输速率通信系统中的数据传输速率n物理介质的可用带宽、插入损耗与外来干扰物理介质的可用带宽、插入损耗与外来干扰21CWlogS N2.3 香农信道容量

18、定理香农信道容量定理n重要结论重要结论n信道容量取决于两个因素信道容量取决于两个因素n信道的带宽信道的带宽n信道的信噪比信道的信噪比n单纯加大带宽不能无限制提高信道容量单纯加大带宽不能无限制提高信道容量n协调带宽与信噪比是提高信道容量的合理方法协调带宽与信噪比是提高信道容量的合理方法n带宽与数据传输速率（容量）是两个不同的概带宽与数据传输速率（容量）是两个不同的概念念2.4 双绞线双绞线n2.4.1 双绞线传输基础双绞线传输基础n2.4.2 双绞线双绞线n2.4.3 接插件接插件n2.4.4 双绞线连接线序双绞线连接线序2.4.1 双绞线传输基础双绞线传输基础n特点特点n是当前局域网中使用最广

19、泛的铜传输介质是当前局域网中使用最广泛的铜传输介质n性价比好，施工、维护容易性价比好，施工、维护容易n传输距离和抗干扰性能均弱于同轴电缆传输距离和抗干扰性能均弱于同轴电缆n构成构成n无源部件：双绞线、接插件无源部件：双绞线、接插件n有源器件：收发器，由网络设备端提供有源器件：收发器，由网络设备端提供18182.4.2 双绞线介质双绞线介质n双绞线原理双绞线原理n两根绝缘铜线对绞形成一条平衡型电缆两根绝缘铜线对绞形成一条平衡型电缆n可减小对外电磁干扰并提高抗外来电磁干扰性可减小对外电磁干扰并提高抗外来电磁干扰性n类型：非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线类型：非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线nUnshielded

20、twisted pair，UTPnShielded twisted pair， STPn类别：类别：categoryn3类线、类线、5类线、类线、6类线，等等类线，等等n常用规格：常用规格：UTPnCat3、Cat5/5enCat6A：augmented category 62.4.2 双绞线实物图双绞线实物图2.4.2 双绞线的传输带宽双绞线的传输带宽n双绞线的有效传输带宽双绞线的有效传输带宽TIA-568-B 带宽带宽用途用途Cat1 100kHzCat2 1MHzCat3 16MHz话音话音Cat4 20MHzCat5 100MHzCat5e 100MHz10/100/1000BASE-

21、TCat6 250MHzCat6A 500MHz 10GBASE-T2.4.3 双绞线接插件双绞线接插件n双绞线传输系统通常使用下列接插件双绞线传输系统通常使用下列接插件n数据传输：数据传输：RJ45插头座插头座n终端接插件和转接接插件通常都使用终端接插件和转接接插件通常都使用RJ45（俗称水晶（俗称水晶头）头）n话音传输话音传输n终端接插件：终端接插件：RJ11n转接接插件：转接接插件：IDC系列、系列、110系列系列2.4.4 双绞线连接线序双绞线连接线序n两个标准没有本质区别，只是线序颜色的不同两个标准没有本质区别，只是线序颜色的不同n本质问题是本质问题是n保证保证1和和2、3和和6、4

22、和和5、7和和8分别是一个绕对分别是一个绕对n目前，工程中多使用目前，工程中多使用TIA-568-B标准的线序标准的线序2.4.4 双绞线连接线序双绞线连接线序直连线直连线连接特点：连接特点：1-1，2-2， 8-8一一对应连接一一对应连接反转线反转线连接特点：连接特点：1-2, 2-1， 3-6, 6-3, 4-5, 5-4 7-8, 8-72.4.4 双绞线连接线序双绞线连接线序应用示例应用示例n在局域网中通常只用在局域网中通常只用2对双绞线对双绞线n一对线用于发送：一对线用于发送：1、2发送发送n另一对用于接收：另一对用于接收：3、6接收接收n发送和对方的接收对应关系发送和对方的接收对应

23、关系nPC机直接互连：用交叉线机直接互连：用交叉线n交换机之间互连：用交叉线交换机之间互连：用交叉线nPC机与交换机连接：用直连线机与交换机连接：用直连线n对于有些具有线缆自适应功能的接插件之间互联，可对于有些具有线缆自适应功能的接插件之间互联，可以统一使用直连线以统一使用直连线双绞线介质在局域网发展中的重要作用双绞线介质在局域网发展中的重要作用n价格便宜、性价比高价格便宜、性价比高n布线方便，使规范化、结构化的布缆得以实布线方便，使规范化、结构化的布缆得以实现，对局域网的大规模发展起到了重大推动现，对局域网的大规模发展起到了重大推动作用作用n为全双工以太网的实现打下良好基础为全双工以太网的实

24、现打下良好基础n收发分开，各采用一对绞线收发分开，各采用一对绞线2.5 光纤光纤n2.5.1 光纤通信系统光纤通信系统n2.5.2 光纤结构光纤结构n2.5.3 单模光纤与多模光纤单模光纤与多模光纤n2.5.4 推荐光纤类型推荐光纤类型（自学，见附件）（自学，见附件）n2.5.5 光纤接插件光纤接插件（自学，见附件）（自学，见附件）n2.5.6 光缆光缆（自学，见附件）（自学，见附件）2.5 光纤光纤n光纤通信的优点光纤通信的优点n高带宽：超大容量，可达高带宽：超大容量，可达Tb/sn低衰减：可长距离传输，单段可达低衰减：可长距离传输，单段可达300kmn电磁隔离：光传输不受电磁干扰、不易窃听

25、电磁隔离：光传输不受电磁干扰、不易窃听n小型轻便：对管线、支持物要求相对较低小型轻便：对管线、支持物要求相对较低2.5.1 光纤通信系统光纤通信系统n光纤通信系统的构成光纤通信系统的构成n无源部件：光纤，光缆（内封单纤或多纤）无源部件：光纤，光缆（内封单纤或多纤）n有源器件有源器件n光发射器（光源），光接收器（光检测器）光发射器（光源），光接收器（光检测器）2.5.1 光纤通信窗口光纤通信窗口n石英光纤存在多个低损耗传输窗口石英光纤存在多个低损耗传输窗口n主要窗口有主要窗口有3个：个： 850nm、1310nm、1550nm2.5.2 光纤结构光纤结构n光纤的一般结构光纤的一般结构n纤芯、包层

26、纤芯、包层n其界面形成光的全反射界面其界面形成光的全反射界面n涂覆层：提高光纤的性能稳定性涂覆层：提高光纤的性能稳定性n多模光纤的结构多模光纤的结构n几何参数：芯径几何参数：芯径/包层直径包层直径/涂层外径涂层外径n规格：规格：62.5/125/250， 50/125/250n单模光纤的结构单模光纤的结构n几何参数：模场直径几何参数：模场直径/包层直径包层直径/涂层外径涂层外径n规格：规格：9.5/125/250n光纤的分类光纤的分类n按材料不同分为按材料不同分为n石英光纤石英光纤n塑料光纤塑料光纤n按光波传输路径分为按光波传输路径分为n多模光纤多模光纤MMF（距离近）（距离近）n单模光纤单模

27、光纤SMF（距离远）（距离远）2.3.3光纤通信光纤通信光纤类型光纤类型2.5.3 单模光纤与多模光纤单模光纤与多模光纤n多模光纤多模光纤nMMF：Multiple Mode Fibern光在光纤中以多条路径、或多模式传播光在光纤中以多条路径、或多模式传播n多模光纤多模光纤系统系统特点特点n传输距离短：传输距离短：300m5kmn容量不太高容量不太高n通常为通常为1001000Mb/s，10G系统需用特殊的万兆光纤系统需用特殊的万兆光纤n系统价格低：光纤略贵，但光收发器价格低系统价格低：光纤略贵，但光收发器价格低n短距离系统价格尤其低短距离系统价格尤其低2.5.3 单模光纤与多模光纤单模光纤与

28、多模光纤n单模光纤单模光纤nSMF：Singer Mode Fibern光在光纤中以单一路径、或单模式传播光在光纤中以单一路径、或单模式传播n单模光纤单模光纤系统系统特点特点n传输距离长：传输距离长：1040km，300kmn系统价格高：光纤价格略低，但光收发器价很高系统价格高：光纤价格略低，但光收发器价很高n长距离系统结构相对并不太高长距离系统结构相对并不太高n传输容量高传输容量高n单波可达单波可达40Gb/s，使用，使用DWDM技术可达几十技术可达几十Tb/sn光纤的传输模式光纤的传输模式渐变式多模光纤渐变式多模光纤单模光纤单模光纤阶跃式多模光纤阶跃式多模光纤2.5.3 单模光纤与多模光纤

29、单模光纤与多模光纤2.5.4 推荐光纤类型推荐光纤类型n布缆系统中的光纤：布缆系统中的光纤： OS1、OM1/OM2/OM3 n使用规范：使用规范：ISO 11801 : 2002n多模光纤多模光纤nOM1/OM2/OM3：IEC 60793系列规范系列规范nOM1：62.5/125，适用于，适用于100BASE-FXnOM2：50/125，适用于，适用于1000BASE-SXnOM3：50/125，适用于，适用于10GBASE-SRn单模光纤单模光纤nOS1，ITU G.652n适用于适用于1000BASE-LX、10GBASE-LR/ER2.6 无线介质无线介质nIEEE 802中的两个术

30、语中的两个术语n无线介质：无线介质：WM, Wireless Mediumn非导向介质：非导向介质：unguided mediumn无线通信的某些特殊的优点无线通信的某些特殊的优点n广受欢迎的用户接入方式广受欢迎的用户接入方式n不受线缆的束缚、可以移动等等不受线缆的束缚、可以移动等等n宽带无线接入是近年来的热点宽带无线接入是近年来的热点nBroadband Wireless Access，BWAnWLAN和和WMAN都在蓬勃发展都在蓬勃发展2.6 无线介质无线介质n频率分配频率分配n无线频率是受到严格监管的不可再生资源无线频率是受到严格监管的不可再生资源n ITU-R：统筹规划全球的频率使用：

31、统筹规划全球的频率使用n国际电联无线电部国际电联无线电部n各个国家的无线电主管部门各个国家的无线电主管部门n具体分配并监管频率的使用具体分配并监管频率的使用n免照频段免照频段n无需申请许可证即可使用的频段无需申请许可证即可使用的频段n各个国家各个地区并不完全相同各个国家各个地区并不完全相同n典型频段：典型频段：2.4GHz，2.42.4835GHzn典型频段：典型频段：5GHz，5.7255.825GHz2.6 无线介质无线介质n无线介质的传输质量远比有线介质差无线介质的传输质量远比有线介质差n是广播环境但不能简单认为是是广播环境但不能简单认为是“总线型总线型”n覆盖缺乏全连通性，可形成隐蔽站

32、点和暴露站点覆盖缺乏全连通性，可形成隐蔽站点和暴露站点n传播时延可能变化，连通可能不对称传播时延可能变化，连通可能不对称n拓扑结构的动态性，由站点移动或信号变化形成拓扑结构的动态性，由站点移动或信号变化形成n外来信号易于侵入共享的无线介质外来信号易于侵入共享的无线介质n无线介质上的通信远比在有线介质上困难无线介质上的通信远比在有线介质上困难n无线通信特别是无线接入无可取代的优点无线通信特别是无线接入无可取代的优点n无线传输技术的持续改进，通信的性能有了极大提高无线传输技术的持续改进，通信的性能有了极大提高n调制、编码、纠错、多系统共存调制、编码、纠错、多系统共存n无线介质的应用已在无线介质的应

33、用已在LAN/MAN领域蓬勃展开领域蓬勃展开2.8 小结小结n初期局域网中初期局域网中n网络拓扑与传输介质都是与网络拓扑与传输介质都是与LAN技术相关的技术相关的n不同的不同的LAN技术使用不同的介质并具有不同的拓扑结构技术使用不同的介质并具有不同的拓扑结构n几十年来的技术发展完全改变了这一特点几十年来的技术发展完全改变了这一特点n交换式局域网的大量应用交换式局域网的大量应用n网络开始划分为核心层与接入层网络开始划分为核心层与接入层nMesh结构大量用于局域网，不再是广域网的专用结构大量用于局域网，不再是广域网的专用n一般的一般的Mesh-Star结构开始形成结构开始形成2.8 小结小结n局域

34、网的传输介质局域网的传输介质n已经集中到三大类型已经集中到三大类型n双绞线：室内近距离双绞线：室内近距离n光纤：远距离和室外光纤：远距离和室外n无线：要求接入的灵活性无线：要求接入的灵活性n通用布缆系统：一个相对独立的完整系统通用布缆系统：一个相对独立的完整系统n以传输介质与配线设施为主体构成以传输介质与配线设施为主体构成n与土建工程同期进行的预布线系统与土建工程同期进行的预布线系统n促进了信息网络作为基础设施的稳定地位促进了信息网络作为基础设施的稳定地位2.8 小结小结n香农信道定理中的两个重要概念香农信道定理中的两个重要概念n数据率：单位是比特数据率：单位是比特/秒秒n例如：万兆位以太网的

35、数据率是万兆比特例如：万兆位以太网的数据率是万兆比特/秒秒n带宽：单位是赫芝带宽：单位是赫芝n例如：万兆位以太网在双绞线上使用的带宽远低于万兆赫芝例如：万兆位以太网在双绞线上使用的带宽远低于万兆赫芝n在局域网发展的技术进步中在局域网发展的技术进步中n传输介质取得了很大的发展传输介质取得了很大的发展n使用传输介质的技术也同步得到发展使用传输介质的技术也同步得到发展n局域网与城域网的性能因而得到了令人瞩目的提高局域网与城域网的性能因而得到了令人瞩目的提高附件（自学部分）附件（自学部分）后续为自学部分后续为自学部分2.5.4 推荐光纤类型推荐光纤类型n布缆系统中的光纤：布缆系统中的光纤： OS1、O

36、M1/OM2/OM3 n使用规范：使用规范：ISO 11801 : 2002n多模光纤多模光纤nOM1/OM2/OM3：IEC 60793系列规范系列规范nOM1：62.5/125，适用于，适用于100BASE-FXnOM2：50/125，适用于，适用于1000BASE-SXnOM3：50/125，适用于，适用于10GBASE-SRn单模光纤单模光纤nOS1，ITU G.652n适用于适用于1000BASE-LX、10GBASE-LR/ER2.5.4 推荐光纤类型推荐光纤类型n多模光纤特性多模光纤特性光纤类型光纤类型 芯径芯径带宽带宽备注备注OM162.5/125 200OFLOM2 50/1

37、25 500OFLOM3 50/1252000ELLn多模光纤的带宽多模光纤的带宽n模场带宽，模场带宽，modal bandwidth，MHz*kmn带宽测试方法带宽测试方法nOFL：Overfilled Launch，满注入，满注入nELL：Effective Laser Launch，等效激光注入，等效激光注入2.5.5 光纤接插件光纤接插件n光纤连接件光纤连接件n实现光纤的活动连接实现光纤的活动连接n无源器件，包括：光纤连接器和光纤适配器无源器件，包括：光纤连接器和光纤适配器n光纤连接器光纤连接器nFiber Connectorn接续了光纤的接续了光纤的“插头插头”n光纤适配器光纤适配器

38、nFiber Adaptern尺寸精密的开口套管，使光纤连接器精密对准尺寸精密的开口套管，使光纤连接器精密对准n也称为也称为“光纤发兰盘光纤发兰盘” 、耦合器、耦合器n当前的常用接插件类型当前的常用接插件类型nSC、LC2.5.5 光纤接插件光纤接插件SCnSC连接器连接器n标准中的主流接插件：标准中的主流接插件：nISO 11801nGigabit EthernetnSC DuplexnSC双工连接器双工连接器nSC双纤连接器双纤连接器2.5.5 光纤接插件光纤接插件LCn小型光纤连接器小型光纤连接器nSFF fiber connectornSmall Form Factorn安装尺寸与安装

39、尺寸与RJ45兼容兼容n比比SC节省节省1/2空间空间n衰减远小于衰减远小于SCnLC连接器连接器n当前流行的小型连接器当前流行的小型连接器n性能卓越，安装简易性能卓越，安装简易nLucent市场影响力大市场影响力大2.5.5 光纤接插件配线架光纤接插件配线架n光纤配线架光纤配线架n是光纤接插的支撑设施是光纤接插的支撑设施n形状因子与双绞线配线架兼容形状因子与双绞线配线架兼容n通常是封闭式，以便更好地保护光纤通常是封闭式，以便更好地保护光纤n包括：适配器安装版、绕纤机构包括：适配器安装版、绕纤机构2.5.6 光缆（自学）光缆（自学）n2.5.6.1 光缆概述光缆概述n2.5.6.2 基本结构基

40、本结构n2.5.6.3 光缆分类光缆分类n2.5.6.4 普通室外光缆普通室外光缆n2.5.6.5 全介质光缆全介质光缆n2.5.6.6 铠装光缆铠装光缆n2.5.6.7 室内光缆室内光缆2.5.6.1 光缆概述光缆概述n光纤总是被加工成光缆后使用光纤总是被加工成光缆后使用n便于保护、便于安装便于保护、便于安装n光纤产业链：制棒、拉纤、成缆光纤产业链：制棒、拉纤、成缆n网络工程施工对象网络工程施工对象n敷设：光缆敷设：光缆n融接：光纤融接：光纤2.5.6.1 光缆图例光缆图例2.5.6.2 基本结构基本结构n光缆基本结构光缆基本结构n纤芯（内芯）、涂覆（外芯）、缓冲纤芯（内芯）、涂覆（外芯）、

41、缓冲nCore、Cladding、BufferBufferCladdingCore2.5.6.2 基本结构紧套与松套基本结构紧套与松套n紧密缓冲层光纤紧密缓冲层光纤n典型典型n缓冲层直径缓冲层直径900 n通常应用于室内光缆通常应用于室内光缆n松散缓冲层光纤松散缓冲层光纤n典型：采用填充胶典型：采用填充胶n更地适应温度变化而更地适应温度变化而膨胀或收缩膨胀或收缩n适合于施工拖放适合于施工拖放n通常应用于室外光缆通常应用于室外光缆n易燃，室外光缆进大易燃，室外光缆进大楼不可超过楼不可超过50英尺英尺2.5.6.3 光缆分类光缆分类n普通室外光缆普通室外光缆n中心束管式、层绞式中心束管式、层绞式n

42、铠装、非铠装铠装、非铠装n特种光缆特种光缆n电力光缆电力光缆nADSS：全介质自承式架空光缆：全介质自承式架空光缆nOPGW：光纤复合架空地线：光纤复合架空地线n海底光缆、海底光缆、n光纤带光缆光纤带光缆n室内光缆室内光缆2.5.6.4 普通室外光缆普通室外光缆nGYTAn层绞式铝塑粘结护层光层绞式铝塑粘结护层光缆缆nGYDXTWn束管式光纤带光缆束管式光纤带光缆2.5.6.5 全介质光缆全介质光缆nADSSn全介质自承式架空光缆全介质自承式架空光缆nGYFSTYn层绞式全介质光缆层绞式全介质光缆2.5.6.6 铠装光缆铠装光缆nGYXTA33n中心管式铠装光缆中心管式铠装光缆nGYTY53n

43、层绞式层绞式LAP内护层钢带内护层钢带铠装外护套光缆铠装外护套光缆2.5.6.7 室内光缆室内光缆n单芯室内光缆单芯室内光缆n双芯室内光缆双芯室内光缆 n多芯室内光缆多芯室内光缆2.7 通用布缆系统通用布缆系统n2.7.1 概述概述n2.7.2 通用布缆标准通用布缆标准n2.7.3 ISO 11801概要概要n2.7.4 布缆标准对比布缆标准对比n2.7.5 布缆系统的测试布缆系统的测试2.7.1 概述概述n2.7.1.1 系统功能系统功能n2.7.1.2 系统特点系统特点n2.7.1.3 系统的发展系统的发展n2.7.1.4 系统的名称系统的名称2.7.1.1 系统功能系统功能n布缆系统已经

44、成为商用楼宇的必备设施布缆系统已经成为商用楼宇的必备设施n智能楼宇的基本子系统，常称为智能楼宇的基本子系统，常称为“综合布线综合布线”n楼宇销售的卖点之一楼宇销售的卖点之一n通用布缆系统的功能通用布缆系统的功能n主要用于：电话和计算机网络主要用于：电话和计算机网络n参阅：参阅：TIA-568-B有关内容有关内容n其它用途，通常不实用其它用途，通常不实用n例如：广播、电视、监控、门禁、安保、楼控、例如：广播、电视、监控、门禁、安保、楼控、n主要原因：接口转换昂贵主要原因：接口转换昂贵n由于各种应用系统的技术发展，情况可能改变由于各种应用系统的技术发展，情况可能改变n例如：采用网络摄像机的监控系统

45、，可能使用以太网线例如：采用网络摄像机的监控系统，可能使用以太网线2.7.1.2 系统特点系统特点n通用布缆系统是通用布缆系统是n建筑物内和建筑群间的多种信息通用的传输通道建筑物内和建筑群间的多种信息通用的传输通道n系统拓扑结构为采用多级星型系统拓扑结构为采用多级星型n适应楼内的星型拓扑适应楼内的星型拓扑n采用模块化结构、配置灵活性高采用模块化结构、配置灵活性高n只要互连配置，可对系统作多种拓扑的转换只要互连配置，可对系统作多种拓扑的转换n例如：星型、总线型、环型、树型等例如：星型、总线型、环型、树型等n各个子系统都是相对独立的单元各个子系统都是相对独立的单元n对每个子系统的改动都不影响其他子

46、系统对每个子系统的改动都不影响其他子系统2.7.1.3 系统的发展系统的发展n通用布缆系统起源通用布缆系统起源n商业楼宇的电话线布线商业楼宇的电话线布线n规范、就位的电话线有利于用户的使用规范、就位的电话线有利于用户的使用n通用的规范布缆系统有助于大楼销售通用的规范布缆系统有助于大楼销售n规范化的布缆系统开始进入家庭规范化的布缆系统开始进入家庭n北美和北美和AT&T占有初期的优势占有初期的优势nAT&T的垄断、北美经济的主导的垄断、北美经济的主导n今天的通用布缆系统今天的通用布缆系统n是商用楼宇的必须是商用楼宇的必须n是高质量家庭装修的必须是高质量家庭装修的必须2.7.1.4

47、系统的名称系统的名称n布缆系统有多个名称布缆系统有多个名称n来源于不同的行业、不同的厂商来源于不同的行业、不同的厂商nStructured Cabling System，SCSnPremises Distribution System，PDSnGeneric Cabling Systemn中国的名称中国的名称nGeneric Cabling SystemnGB/T 18233：通用布缆系统：通用布缆系统nGB/T 50311/50312n建筑与建筑群综合布线系统建筑与建筑群综合布线系统2.7.2 通用布缆标准通用布缆标准n2.7.2.1 标准发展概述标准发展概述n2.7.2.2 TIA标准标准

48、n2.7.2.3 ISO标准标准n2.7.2.4 中国标准中国标准n2.7.2.5 中国其它标准中国其它标准2.7.2.1 标准发展概述标准发展概述n现行布缆标准有多个现行布缆标准有多个n内容并不完全一致内容并不完全一致n需要认真理解、分析，并合理选用需要认真理解、分析，并合理选用nTIA-568-BnANSI/TIA/EIA：美国标准：美国标准nISO-11801nISO/IEC：国际标准：国际标准nEN 50173：欧洲标准：欧洲标准nGB/T 18233、50311/50312n中国推荐性国家标准中国推荐性国家标准2.7.2.2 TIA标准标准nANSI/TIA/EIA标准发展标准发展n

49、TIA-568-1991nTIA-568-A-1995nTIA-568-B-2001n制定机构：制定机构：TIA TR42nPremises Telecommunications Cablingn特点特点n起源早、更新快、实用性好起源早、更新快、实用性好2.7.2.2 TIA标准标准nTIA-568-B主要标准主要标准nCommercial Building Telecommunications Cabling StandardnTIA-568-B.1nGeneral RequirementsnTIA-568-B.2nBalanced Twisted-Pair Cabling Componen

50、tsnTIA-568-B.2-1-2002：UTP Cat 6nTIA-568-B.2-10-2006： UTP Cat 6AnTIA-568-B.3nOptical Fiber Cabling Components Standard2.7.2.3 ISO标准标准nISO/IEC 11801标准的发展标准的发展nGeneric cabling for customer premisesnISO 11801:1995, Edition 1nISO 11801:2000, Edition 1.2nISO 11801;2002, Edition 2n制定机构：制定机构：ISO/IEC JTC1 SC

51、25nInterconnection of information technology equipmentn特点特点n概念清晰、结构合理、严谨概念清晰、结构合理、严谨n本课程以本课程以ISO 11801为主，着重讨论系统级概念为主，着重讨论系统级概念2.7.2.4 GB标准标准nGB/T 18233-2000n信息技术信息技术 用户建筑群的通用布缆用户建筑群的通用布缆n特点：特点：等同等同采用采用ISO 11801- 1995nGB/T 50311-2000、 GB/T 50312-2000n建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范n建筑与建筑群综合布线系统工

52、程验收规范建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范n特点：通俗易懂、便于操作特点：通俗易懂、便于操作nGeneric cabling 译名译名n通用布缆：通用布缆：GB/T 18233n综合布线：综合布线：GB/T 50311/503122.7.2.5 中国其它标准中国其它标准n行业标准：信产部邮电行业标准：信产部邮电nYD/T 926.1-2001n大楼通信综合布线系统第大楼通信综合布线系统第1部分：总规范部分：总规范nYD/T 926.2-2001n第第2部分：综合布线用电缆、光缆技术要求部分：综合布线用电缆、光缆技术要求nYD/T 926.3-2001n第第3部分：综合布线用连接硬件技术要求

53、部分：综合布线用连接硬件技术要求nYD 5082-1999n建筑与建筑群综合布线系统工程设计施工图集建筑与建筑群综合布线系统工程设计施工图集nYD/T 1013-1999n综合布线系统电气特性通用测试方法综合布线系统电气特性通用测试方法2.7.2.5 中国其它标准中国其它标准n协会标准：中国工程建设标准化协会协会标准：中国工程建设标准化协会nCECS 72-1997 n建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 nCECS 89-1997n建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范范2.7.3 布缆标准布缆标准-ISO 11

54、801n2.7.3.1 系统概要系统概要n2.7.3.2 功能元素功能元素n2.7.3.3 子系统子系统n2.7.3.4 元素的安置与配置元素的安置与配置n2.7.3.5 双绞线布缆双绞线布缆n2.7.3.6 光纤布缆光纤布缆n2.7.3.7 连接硬件连接硬件n2.7.3.8 系统管理系统管理2.7.3.1 系统概要系统概要n通用布缆系统的结构概要通用布缆系统的结构概要nStructure of the generic cabling systemnISO 11801:2002, Ch05 n系统使用系统使用10种功能元素连接成种功能元素连接成3类子系统类子系统n子系统通过可配置的互连形成层次

55、化结构的系子系统通过可配置的互连形成层次化结构的系统统n系统的全局全程都加强管理系统的全局全程都加强管理nAdministration：监督管理、监管：监督管理、监管2.7.3.1 系统概要系统概要n通用布缆系统结构图通用布缆系统结构图2.7.3.2 功能元素功能元素n通用布缆系统可使用通用布缆系统可使用10种功能元素种功能元素n配线设施：配线设施：4种种nCD、 BD、 FD、 CPn缆线：缆线：4种种n园区主干缆、楼宇主干缆、水平电缆、园区主干缆、楼宇主干缆、水平电缆、 CP电电缆缆n信息插座：信息插座：2种种nMUTO、TO2.7.3.2 功能元素功能元素n配线设施：配线设施：4种种n园

56、区配线器：园区配线器： CDncampus distributorn楼宇配线器：楼宇配线器： BDnbuilding distributorn搂层配线器：搂层配线器： FDnfloor distributorn汇聚点：汇聚点： CPnconsolidation point2.7.3.2 功能元素功能元素n缆线：缆线：4种种n园区主干缆园区主干缆ncampus backbone cablen楼宇主干缆楼宇主干缆nbuilding backbone cablen水平电缆水平电缆nhorizontal cablen汇聚电缆：汇聚电缆： CP cablenconsolidation point cab

57、le2.7.3.2 功能元素功能元素n信息插座：信息插座：2种种n多用户信息插座：多用户信息插座： MUTOnmulti-user telecommunications outletn信息插座：信息插座： TOntelecommunications outlet2.7.3.3 布缆子系统布缆子系统n子系统概述子系统概述n通用布缆系统可以包括通用布缆系统可以包括3种布缆子系统种布缆子系统n园区主干布缆子系统园区主干布缆子系统n楼宇主干布缆子系统楼宇主干布缆子系统n水平布缆子系统水平布缆子系统n通用布缆系统由多个布缆子系统连接而成通用布缆系统由多个布缆子系统连接而成n参见：参见：Fig.1 / I

58、SO 11801-2002n布缆系统可通过配线架进行配置成工作拓扑结构布缆系统可通过配线架进行配置成工作拓扑结构n例如：总线型、星形、环形例如：总线型、星形、环形n体现出：模块化、灵活性体现出：模块化、灵活性2.7.3.3 布缆子系统布缆子系统n园区主干布缆子系统园区主干布缆子系统n子系统从子系统从CD延伸到延伸到BDn园区主干缆：端接于园区主干缆：端接于CD与与BDnBD通常位于园区内通常位于园区内位置分开位置分开各个楼宇各个楼宇n楼宇主干布缆子系统楼宇主干布缆子系统n子系统从子系统从BD延伸到延伸到FDn楼宇主干缆：端接于楼宇主干缆：端接于BD与与FDn水平布缆子系统水平布缆子系统n子系统

59、从子系统从FD延伸到延伸到TOn水平线缆：端接于水平线缆：端接于FD与与TOn可选：可选：CP及及CP线缆、线缆、MUTO2.7.3.3 子系统互连子系统互连n子系统之间的连接子系统之间的连接n有源连接：应用相关有源连接：应用相关n无源连接：应用无关无源连接：应用无关n交叉连接的手段交叉连接的手段n快接跳线：快接跳线：patch cordn压接跳线：压接跳线：jumpern光纤溶接光纤溶接n成本低、传输性能好成本低、传输性能好n再配置能力差再配置能力差2.7.3.3 子系统互连子系统互连n布缆子系统中的功能元素互连成分层结构布缆子系统中的功能元素互连成分层结构n合并配线器功能可能省略某些中间布

60、缆子系统合并配线器功能可能省略某些中间布缆子系统 2.7.3.4 元素的安置与配置元素的安置与配置n通用布缆系统中的子系统数量与类型通用布缆系统中的子系统数量与类型n在系统实施中可以不同在系统实施中可以不同n取决于实现的布局、大小、用户策略取决于实现的布局、大小、用户策略n决定系统的大小与配置，包括决定系统的大小与配置，包括n配线器、信息插座、汇聚点配线器、信息插座、汇聚点n电缆、各种跳线电缆、各种跳线n电信间和设备间电信间和设备间n楼宇入口设施楼宇入口设施n下面简介一些典型考虑下面简介一些典型考虑2.7.3.4 元素的安置与配置元素的安置与配置n功能元素在楼宇中的典型功能元素在楼宇中的典型安置如图安置如图4