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1、第4章 网络传输介质和网络互联设备,本章学习要点： 认识各种网络传输介质并了解它们的各种特性。 掌握 双绞线连接方法 掌握几种无线传输介质 认识各种网络互联设备 掌握常用的路由器、交换机等设备的工作原理、参数设置及连接方法。,节：,4.1 网络传输介质,双绞线 同轴电缆 光纤 无线 其他网络传输介质的特点 常用组网工具,双 绞 线,双绞线（Twisted Pair wire, TP ） 是由相互绞合在一起的线对组成。由于基于双绞线的星型拓扑比总线拓扑更容易维护，所以双绞线成为目前组建局域网时最常用的一种传输介质。 双绞线的结构 双绞线的分类 双绞线的连接方法,双绞线的结构,双绞线（TP）的结构
2、类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，两根铜线互相缠绕在一起。每对铜线中的一根传输信号，另一根接地并吸收干扰。 每一对铜线中，每英寸的缠绕数量越多，对所有形式噪声的抗噪性就越好。质量越好，价格越高的双绞线电缆在每英寸中的缠绕数量也越多。,双绞线分类,屏蔽双绞线（Shielded Twisted Paired STP） 非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Paired ,UTP ）,屏蔽双绞线,屏蔽双绞线（STP）的缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，而且每个线对中的电线也是相互绝缘的。屏蔽层上的噪声与双绞线上的噪声反相，从而使得两者相抵消来达到屏蔽噪声的功能。,非屏蔽双绞
3、线（UTP）包括一对或多对由塑料封套包裹的绝缘电线对。UTP没有屏蔽双绞线的屏蔽层。因此，UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。,非屏蔽双绞线,STP和UTP比较： 吞吐量：两者传输速率都达到10Mbps，但CAT5 UTP在特殊环境下的数据传输速度可达100Mbps，甚至更高。 成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜芯级别、缠绕率以及增强技术。一般来说，STP比UTP更昂贵。 抗噪性：STP具有屏蔽层，因而它比UTP具有更好的抗噪性。,连接器：STP和UTP使用的连接器和数据插孔看上去类似于电话连接器和插孔。 尺寸和可扩展性：因为双绞线更易受环境噪声的影响，STP和UTP的最大网段长
4、度都是100m。另外，双绞线的每个逻辑段最多容纳1024个结点，整个网络的最大长度与所使用的网络传输方式有关。,RJ-45连接器,双绞线的标准,TIA/EIA 568标准中对双绞线进行了规范的说明，这个标准是早在1991年，由TIA（电信工业协会）和EIA（电子工业协会）两个标准化组织完成的。TIA/EIA 568标准将双绞线电线分成1、2、3、4、5和6类，不久又提出了7类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA 568标准。,Cat 1：主要用于语音传输（电话线缆），不同于数据传输。 Cat 2：传输频率为1MHZ，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌
5、传递协议的旧的令牌网。 Cat 3：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率16MHz，用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。 Cat 4：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和 10BASE-T/100BASE-T。 Cat 5：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。 Cat 5e：超5类具有衰减小
6、，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（Structural Return Loss）、更小的时延误差，性能得到很大提高。主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。Cat 6： 该类电缆提供2倍于超五类的带宽，传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。,双绞线的连接方法,568A：绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，褐白-7，褐-8；568B：橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，褐白-7，褐-8。 双绞线的制作方法大致有两种，即直通连接法和交叉连接法。,直通连接法示意图,直接连接法指两端均用同一标准，线序一致。 主
7、要用于不同设备间的互联。,交叉连接法示意图,交叉连接法指线的一端采用568 A排序，另一端使用568 B排序。交叉线一般用来连接两个性质相同的端口。如：电脑连电脑，路由器连路由器 等。,交叉连接法各线作用表,同 轴 电 缆 （coaxial cable ）,同轴电缆是计算机网络中常见的传输介质之一，它是一种传输距离长、误码率低、性价比较高的传输介质，主要用于总线型网络中。在早期的局域网中应用广泛。 同轴电缆的结构 同轴电缆的分类 同轴电缆的连接,同轴电缆的结构,同轴电缆是由一组共轴心的电缆构成。其具体的结构由内到外通常包括中心铜线、绝缘层、网状屏蔽层以及塑料封套4个部分。,同轴电缆的分类,同轴
8、电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）,基带电缆仅仅用于数字传输，速率可达10Mbps。宽带电缆是CATV系统中使用的标准，它既可使用频分多路复用的模拟信号发送，也可传输数字信号。 “基带同轴电缆”应用于计算机网络,又分两种，即“粗缆”和“细缆”。,粗同轴电缆,粗缆的全称为“粗同轴电缆”，简称为“AUI”，其直径为1.27cm，最大传输距离达到500米，速率为10Mb/s。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设 。粗缆适用于比较大型的局域网的网络干线 。尽管粗缆布线距离较长，可靠性较好，但是网络安装、维护等方面比较困难，造价较高
9、，所以很少使用了。,细同轴电缆,细缆是指“细同轴电缆”， 即“BNC”，细缆的直径为0.26cm，最大传输距离185m，线材价格和连接头成本都比较低，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。 细缆在使用时需要与50（欧姆）的终端电阻、T型接头、BNC接头与网卡相连，下面详细介绍终端电阻、T型接头、BNC接头。,细缆连接所需硬件,细同轴电缆用于总线型拓扑结构,无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境，但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器。故障的诊断和修复都很麻烦，因此，将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代
10、。,光 纤 （optical fiber ）,光纤是光导纤维的简称，是一种性能非常优秀的网络传输介质。相对于其他传输介质而言，光纤具有众多的优点。目前，光纤是网络传输介质中发展最为迅速和最有前途的一种。 光纤的特点 光纤的结构和物理特性 光纤分类 光纤的连接方式,光纤的特点,光纤是一种新型的传输介质，其与双绞线、同轴电缆相比，具有以下几个突出的特点： 体积小、质量轻：光纤与同轴电缆相比，其直径只有同轴电缆的1/10甚至更小。 频带宽：光纤的频带较宽，因此其传输距离能达几十甚至上百公里，数据传输速率也能够高达2Gbps。 信号衰减小：由于光纤的物理特性，导致数据在光纤内部进行传播，信号衰减比其他
11、在传输介质要小，而且能在长距离中保持常量进行传输。 电磁隔离：光纤中的数据都是以光信号的形式传播，因此不会受到外部电磁场、脉冲噪音或串音等影响。 中继器数量少：采用光纤作为传输介质，在传输过程中只需要使用少量的中继器，从而可以让误码率达到最低。,光纤,中国政法大学计算机教研室（2013）,光缆的结构,光纤的面图,光纤分类 （按传输模式）,根据光纤所用材料、折射率分布形状、零色散波长等因素，可以把光纤分为多模光纤和单模光纤两大类。 单模光纤的中心玻璃芯很细，一般为9-10m，只能传一种模式的光。这是与多模光纤最大的区别。正因为如此，单模光纤的模间色散很小，对光源的谱宽和稳定性的要求较高，适用于远
12、程通信。 多模光纤的中心玻璃芯较粗，一般为50-62.5m，可传输多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。,单模光纤和多模光纤,光缆的连接,无线传输介质,无线传输技术产生的背景： 英国著名物理学家麦克斯韦指出：变化的电场激发变化的磁场，变化的电场与变化的磁场不是彼此孤立的，而是相互联系、相互激发的，这样就形成的电磁场。他于1862年推导出麦克斯韦方程，预言了电磁场的存在。 1887年，德国物理学家赫兹用实验的方法产生的电磁波，为通信技术奠定的基础。电磁波谱(波长从长到短)是无线电波,微波,红外线（
13、可用作通信）,可见光,紫外线,X射线,伽玛射线. 概念：可以在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输。地球上的大气层为大部分无线传输提供了物理通道，就是常说的无线传输介质。由无线传输介质组成的局域网称为无线局域网（简称WLAN）。利用无线通信技术，可以有效扩展通信空间，摆脱有线介质的束缚。,通信领域使用的电磁波的频谱,无线通信,国际通信组织对各频段都规定了特定的服务：无线通信用中频，无线广播有高频，电视用甚高频到特高频等。 高频无线电波的传播路径,地面微波通信与卫星通信,传统意义上的微波通信，可以分为地面微波通信与卫星通信两个方面。 地面微波通信是以直线方式传播，各个相邻站点之间
14、必须形成无障碍的直线连接，这就是经常看到采用高架天线塔进行微波发送的主要原因。地面微波通信需要在通信结点间建立多个微波中继站，以降低信号的衰减，使信号进行接力传输。 卫星通信，利用卫星进行通信是微波的另外一种常用的形式。由于卫星通信使用的频段相当宽，因此其信道容量很大，具有很强的数据传输能力。卫星通信适合广播数据发送，通过卫星中继站，可以将信号向多个接收结点进行发送。信息传输的时延和安全性差是卫星通信的两个最大的弊端。,红外线传输,红外线传输速率可达100Mbps，最大有效传输距离达到了1000m，这些指标几乎与多模光纤并驾齐驱。 红外线具有较强的方向性，它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质
15、。红外线信号要求视距传输，并且窃听困难，对外界几乎没有干扰。红外线作为传输介质时，可以分为直接红外线传输和间接红外线传输两种，其各自有其特点：,红外线传输,直接红外线传输：此种方式要求发射方和接收方彼此处在“看得见”的范围内，这种“看得见”范围内的要求，使得红外线传输比其他多种传输方法更加安全。 间接红外线传输：信号通过路径中的墙壁、天花板或任何其他物体的反射传输数据。从传输的环境来看，这种传输方式安全性较低。,其他网络传输方式,在网络传输介质中，除了上面介绍的几种经常使用的网络传输介质外，还存在一些其他的网络传输方式。如两台计算机之间可以直接通过串行电缆连接，也可以通过电话线进行连接。 串行
16、电缆直接连接 并行电缆直接连接 电话线连接 USB口连接,串行电缆直接连接,几乎所有的计算机都拥有串口，所以，计算机之间也可以通过它来进行相互连接，实现串行方式通信，串行通信是指将数据一个接一个地发送出去。串行电缆是9芯的两个接头。,并行电缆直接连接,在计算机的接口中，还提供了通用的并行接口，通过并行电缆将两台计算机的并行口连接起来实现通信。并行电缆与串行电缆的外观大同小异，只是并行电缆接头为25芯。,电话线连接,计算机之间使用电话线连接，这是比较简单的一种连接方式。采用这种方式，需要通信双方计算机都安装好Modem，然后通过拨号、数/模和模/数转换来达到通信的目的。,USB口连接,USB接口传输线,网络传输介质的选择,选择适合的网络传输介质，需要从下面几个方面进行综合考虑。 吞吐量和带宽 网络的成本 网络传输介质的尺寸和可扩展性 连接器的通用性 抗干扰性能 安装的灵活性和方便性,常用网络组建工具,在组建网络时，不但需要相关的硬件设备和数据传输介质，还需要准备适当的网络组建工具，这样才能够顺利地将网络组建成功，下面将对这些工具进行简单介绍。 剥线钳 压线钳 测线仪
