第三章-网络传输介质

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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