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1、第三章 网络传输介质 本章学习目标 本章对综合布线中常用的介质做了较为详尽的介绍, 读者应掌握以下基本内容: l 认识局域网的拓扑结构,能在具体的应用场合中选用 正确的结构 l 能理解传输介质的性能参数的含义 l 重点掌握同轴缆、双绞线及相应连接器的性能 l 了解光纤的特性,并能掌握不同连接器的应用场合 l 了解微波通信系统与红外通信系统的组成,并能认识 相应的硬件设备 3.1 概述 学习目标:认识局域网的拓扑结构, 能在具体的应用场合中选用正确的结构, 理解传输介质的性能参数的含义。 学习重点:各种拓扑结构的结构、优点、缺点。 学习难点:传输介质的性能参数的含义。 一、网络的拓扑结构 总线型
2、网络 环型网络 星型网络 基本网络拓扑结构 1总线型(bus topology):指网络上的计算机挂接在同一物 理链路上。 工作原理:载波监听多路访问/冲突监测(CSMA/CD)技术, 有结点利用总线发送信号时,其它结节不能发送, 只能处于等待的状态,这时总线上流动的是发送 图3-1 总线拓扑结构 结点所发送的帧的比特流,总线上的其它结点全 部都能侦听到这个数据帧,通过适配器接收后, 进行分析,如果目标地址不是自己则将其丢弃, 如果是发给自己的,则接收此数据帧。 结构如图3-1所示: 缺点: 故障诊断困难; 故障隔离比较困难; 实时性不强; 总线长度有限制,扩展麻烦。 优点:(1)结构简单灵活
3、; (2)可靠性高 ; (3)设备少,费用低;(4)安装容易,使用方便; (5)共享资源的能力强,便于广播式工作; (6)在总线的任何地方都可以增加新计算机。 应用:小型办公环境 2环型网络:指整个网络的物理链路构成一个闭环,所有的 计算机节点都挂接在这个环上。如图3-2所示。 图3-2 总线型拓扑结构 工作原理 :令牌控制机制 令牌 :决定环上的哪个站可以发送信息的特殊信息包 优点:(1)简化路径的选择; (2)电缆长度短; (3)网络的实时性好; (4)适合于光纤网,传输速度快,避免电磁干扰。 缺点:(1)对环接口要求高;(2)故障的诊断困难; (3)网络扩展困难;(4)接点过多时,传输速
4、度慢。 应用:(1)工厂环境; (2)研究有许多大型机的场合。 3星型网络(Star topology):所有的计算机结点都连接在一 个中心结点上。如图3-3所示。 图3-3 星型拓扑 集线器:是一种将各个单独的电缆 段或单独的局域网连接为一个网络 的中央设 备。 优点:(1)结构简单,便于管理; (2)控制容易,组网简单; (3)连接的故障不影响整个网络; (4)集中控制,故障的检测和隔离方便; (5)延迟时间短,传输的误码率低。 缺点:(1)对中央节点的可靠性要求很高; (2)费用比较高,要大量的电缆,维护、安装难; (3)扩展困难:加电缆和中央节点的接口; (4)点对点连接,共享数据能力
5、差; (5)专用通信电缆,利用率不高。 4星型总线型拓扑结构:骨干网络是总线型,节点网络是星型 的网络结构。如图3-4所示。 图3-4 星型总线型拓扑结构 5. 树型拓扑结构:是一种分层结构,适用于分级管理和控制 系统。如图3-5所示。 图3-5 树型拓扑结构 应用:园区网 二、 常见的技术名词 1Wire map 导通性主要包括:线序是否正确、是否存在断路或短路、 阻抗。 2Length(指电子长度):信号传输时所经过的距离。 线缆长度:物理路径长度、电子长度 3Attenuation 在接收端接收到的信号能量一定会比发送端发送的信号能 量小。经过损耗的信号能量与干扰信号相当,就无法分辨原先
6、 所传送的信号。 4NEXT:(Near End Cross-talk) 电信号在线缆及连接器上传送时,在导体周围产生一个电磁 场。这个电磁场辐射到相邻线对上,就会对其信号传输造成不 良干扰。近端串扰表征了这种干扰对同在近端的传送线对与接 收线对所造成的影响。 5PSNEXT(Power Sum Cross-talk) 综合近端串扰表明四对线缆中三对线缆传输信号时对另一对 在近端所造成的影响。 6ELFEXT:(Equal Level Far End Cross-talk) 平衡等级远端串扰是传送端的干扰信号对相邻线对在远端 所造成的影响。 7PSELFEXT (Power sum ELFEX
7、T) 综合平衡等级远端串扰表明三对线缆处于通信状态时,对 另一对线缆在远端所造成的干扰。 8ACR:(Attenuation to cross-talk ratio) 衰减串扰比是在某一频率上测得的串扰与衰减的比值。 ACR为负值,则说明噪音的强度高于所传送的信号强度。 9PSACR:(Power Sum Attenuation to Cross-talk Ratio) 综合衰减串扰比反映了三对线同时进行信号传输时对另一对 线所造成的综合影响。 10Return Loss 电信号在遇到端接点阻抗不匹配时,部分能量会反射回传 送端。 11Delay Skew 传输时延差是不同线对的传输时延的差值
8、,以传输时延的 最小值为基准点,其余线对的时延与之的差值即为传输时延差。 12Channel、Link: 信道(Channel)是从发送输出端到接收输入端之间传送 信息的通道。综合布线系统中的有线信道和链路如图3-6所示, 从图3-6中可看出信道不包括两端设备。 图3-6 信道与链路(注:D为设备,T为终端。) 上述名词解释中关于“综合”一词的含义如图3-7所示。 图3-12 Power Sum 三、网络传输介质的选择 1选择介质考虑的因素: (1)数据传输速度。(2)在某网络拓扑结构中的使用。 (3)距离要求。 (4)电缆和电缆组件的成本。 (5)要求的其他网络设备。 (7)可防止外界干扰。
9、 (6)安装的灵活性和方便性。(8)升级选择 。 通过表3-1来直观地体现传输频率与传输速率的区别 表3-1 传输频率与传输速率 3类UTP 4类UTP5类UTP超5类* 传输频率 MHXZ 1620100200600 传输速率 Mbps 1016155100* 2传输频率与传输速率的区别: 线缆的频带带宽(MHZ):表示的是单位时间内线路中的信号 振荡的次数,是一个表征频率的物理量。 线缆上传输的数据速率(Mbps):表示的是单位时间内线路 中传输的二进制位的数量,是一个表征速率的物理量。 传输频率表示传输介质提供的信息传输的基本带宽,带宽取决 于所用导线的质量、每一根导线的精确长度及传输技
10、术。 传输频率表征了器件或介质对信息进行传输的带宽,衡量器件 或介质传输性能时,可以采用采用带宽。 小结:本节主要学习了网络的拓扑结构, 传输介质的性能参数。 作业:1什么是网络的拓扑结构?基本拓扑结构有哪几种 ? 2试说明企业网采用层次结构的好处。 3综合布线中的传输介质主要性能参数有哪些? 4“Power Sum”在描术性能参数时的含义是什么? 3.2 同轴电缆 同电缆优点:屏蔽好、带宽高和衰减低及安装方便等 一般构成形式 :用一条导体线传输 信号,导体周围裹一层 绝体和一层同心的屏蔽网,屏蔽层和内部导体共轴。 一、概述 1基带同轴电缆 同轴电缆:以硬铜线为芯,外包一层用密织的网状导体环
11、绕的绝缘材料。网状导体外又覆盖一层保护性 材料。用于数字传输。 特性:(1)高带宽; (2)极好的噪声抑制。 同轴电缆的带宽取决于电缆长度。 线缆中间还须要使用中继器。 应用:(1)有线电视; (2)某些局域网。 2宽带同轴电缆 宽带同轴电缆 :使用有限电视电缆进 行模拟信号传输的同 轴电缆 系统。 二、 常见的同轴电缆 图3-8 同轴缆结 构 3. 宽带系统与基带系统的区别:覆盖的区域广。 主要电气参数: 特性阻抗; 衰减; 传播速度; 直流回路电阻。 主要物理参数: 中心导体直径; 屏蔽层的内外径; 外部隔离材料的材质 最小弯曲半径。 RG编号中心标号阻抗(欧姆)导体芯 RG-6/U18A
12、WG75单芯 RG-8/U10AWG50单芯 RG-58/U20AWG53.5单芯 RG-58C/U20AWG50单芯 RG-58A/U20AWG50单芯 RG-59/U20AWG75单芯 RG-62/U22AWG93单芯 常用的同轴电缆型号参见表3-2。 表3-2 常见同轴缆 三、 同轴细缆 1硬件配置 布线硬件 BNC接口的以太网卡 网络接口适配器 便协式适配器 PCMCIA卡BNC-T型连接器 终端匹配电阻(50殴) 细同轴电缆:中心有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线, 中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。 10Base2 :“10”代表了它的数据传输速度为10Mbps, “Base”代表了它使用基
13、带传输, “2”代表了最大段长度为185(或粗略为200)米。 电缆系统: 细缆(RG-58 A/U) (5毫米, 50欧姆) BNC连接器插头(安装在两端) BNC桶型连接器 (连接两段细缆) BNC 终端匹配器(50欧姆) 中继器(最多四个) 细缆以太网的连接如下图所示: 图3-9 同轴细缆网络 2技术参数:(1)最大的干线段长度:185米; (2)最大网络干线电缆长度:925米; (3)每条干线段支持的最大结点数:30; (4)BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。 3特点:(1)容易安装; (2)造价较低; (3)抗干扰能力强;(4)维护和扩展困难; (5)断点多,可靠性差。 四
14、、同轴粗缆 4网络实施时的注意事项:(1)不应绞结; (2)弯角半径应大于20cm; (3)各工作站点间的距离应大0.5米; (4)接头安装要牢靠,防止信号短路; (5)走线在电缆槽内,防止电缆损坏; (6)铺设时,不可用力拉扯,防止拉断; (7)两端一定要安装终端器,一个要接地; (8)一般不可在室外,在室外的加装套管。 同轴粗缆:中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。 10 Base 5:“10”代表10Mbps的吞吐量, “Base”代表是基带传输, “5”代表了粗缆网的电缆最大网段长度为500米。 1粗缆以太网硬件 硬件设备:网络接口适配器(AUI接口的以太网卡、PCMCIA卡) 收发器(T
15、ransceiver) (以太网(IEEE802.3)类型) 收发器电缆 (AUI电缆) 粗缆以太网的硬件连接图如下: 图3-10 同轴粗缆网络 电缆系统:粗缆(RG-11 A/U): (10毫米,50欧姆) N-系列连接器插头:(安装在两端) N-系列桶型连接器:(连接两段) N-系列终端匹配器:(50欧姆) 中继器:(干线段的长度不超过500米,最多四个) 2主要技术参数:(1)最大干线段长度:500米。 (2)最大网络干线电缆长度:2500米。 (3)每条干线段支持的最大结点数:100。 (4)收发器之间最小距离:2.5米。 (5)收发器电缆的最大长度:50米。 3主要特点:(1)可靠性
16、高,抗干扰能力强; (2)地理覆盖范围大,最长距离可达2500米; (3)安装、维护和扩展困难; (4)造价高。 4实施时应注意的问题 (1)自然平直铺设; (2)弯角半径应大于30厘米; (3)各工作站点间的距离应大于2.5米; (4)接头要牢靠,防止信号短路; (5)走线在电缆槽内,防止电缆损坏; (6)拉线时不可用力过猛,防止扭曲; (7)可用连结器,总长度不可大于500米, (8)一定要安装终端匹配电阻,一个接地; (9)可安装在室外,要防护措施。 小结:本节主要学习了同轴电缆的性能及应用。 作业:常见同轴缆有哪些?综合布线中什么情况下会用到 同轴细缆? 3.3 双绞线 一、 概述 双绞线电缆 (是否屏蔽) 屏蔽双绞线电缆(STP) 非屏蔽双绞线电缆(UTP) 1. 屏蔽双绞线 影响屏蔽作用的因素 环境噪声的级别和类型 屏蔽层的厚度和所使用的材料 接地方法 屏蔽的对称性和一致性结构如图3-11所示 图3-11 双绞线结构 学习