计算机网络导论

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1、第第 2 2 章章 网络传输介质网络传输介质本章介绍网络中的主要通信介质，通过本章的学习应掌握双绞线、同轴电缆、光纤的 分类以及基本连接方法，并了解无线传输介质及其相关技术。2.12.1 双绞线双绞线双绞线(Twisted Pair，TP)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线可以用 于模拟信号和数字信号的传输,特别适用于较短距离的信息传输。与其他传输介质相比,双 绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。2.1.12.1.1 双绞线的结构双绞线的结构普通照明用的导线是两根导线，一般是平行结构。而在双绞线中，是把两根绝缘的铜 导线按一定密度互相绞在一起,

2、如图 2.1，每一根导线在传输过程中辐射的电磁波会与另一 根导线上发出的电磁波抵消。从而降低信号干扰的程度,这正是双绞结构的优点。双绞线的 一个双绞循环称作扭距，扭距越小，抗干扰能力越强。图 2.1 平行结构和双绞结构图 2.2 双绞线的剖面图 如图 2.2，用于网络连接的双绞线内部有八根铜线，每根铜线都由绝缘层包裹，绝缘 层使用不同的颜色来区分每一根导线。撕剥线是一根强度很高的细线，在制作线缆时可借 助撕剥线划开封套。双绞线内部的八根导线是两两互绞的，分别是橙色线与橙白线互绞， 蓝色线与蓝白线互绞，绿色线与绿白线互绞，棕色线和棕白线互绞。2.1.22.1.2 双绞线的分类与规格型号双绞线的分

3、类与规格型号1 1分类分类 双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)和非屏蔽双绞线(Unshilded 封套撕剥线绝缘层铜线Twisted Pair,UTP)。 屏蔽双绞线，在导线与封套之间有一个金属的网状屏蔽层，用来减小幅射,这可以防止 外部的电磁干扰，并且避免双绞线内部的电磁辐射传到外部，从而防止通信线路上的窃听， 保证了一定的安全性。但是这也使得本要向外辐射的电磁波从屏蔽层反射回来，从而产生 内部干扰。屏蔽双绞线价格相对较高,安装时必须配有支持屏蔽功能的特殊连结器和相应的 安装技术，并且屏蔽层必须严格接地，才能真正起到抗干扰作用，否则有可能使屏蔽层自 身

4、成为一个很大的干扰源。屏蔽双绞线有较高的传输速率,100 米内可达到 155Mb/s。全屏 蔽解决方案主要应用于严重电磁干扰环境，如一些广播站、电台等。另外，应用于那些出 于安全目的，要求电磁辐射极低的环境。图 2.3 为整体屏蔽，图 2.4 每对屏蔽。如果没有 特殊要求，在施工布线中非屏蔽双绞线更为常用。图 2.3 整体屏蔽双绞线 图 2.4 每对屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线是由一对分别用绝缘层包封的单股铜线双绞而成，它没有屏蔽层，直径 小, 重量轻、易弯曲、易安装，具有良好的传导率，适用于结构化综合布线。它既可传输 模拟信号，也可传输数字信号；既可用于基带传输，也可用于宽带传输；既可用于广播信

5、 道，也可用于点-点信道。尤其是采用特殊技术生产的非屏蔽双绞线，具有防电磁波及克服 电容干扰能力，它的传输速度可达 100Mb/s 以上。非屏蔽双绞线在价格上和安装上，均比 使用同轴电缆及光纤优越，是一种经济、实惠、方便的传输媒体，且无屏蔽双绞线技术越 来越成熟，系列产品及配套联接部件越来越齐全，从而使得非屏蔽双绞线的应用非常广泛。 图 2.5 为典型的非屏蔽双绞线，图 2.6 为阻水型非屏蔽双绞线，具有双封套，阻水性能好， 主要适用于室外水平子系统的连接。图 2.5 典型的非屏蔽双绞线 图 2.6 阻水型非屏蔽双绞线2 2规格型号规格型号 EIA/TIA 为双绞线电缆定义了多种不同型号，如下

6、所述。其中，计算机网络综合布线 使用第 3、4、5 类及 5 类以上电缆。 1 类：主要用于传输语音（1 类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆） ，不用于数 据传输。2 类：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 规范令牌传递协议的旧的令牌网。3 类:指目前在 ANSI 和 EIA/TIA568 标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为 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。4 类: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

7、于基于令牌的局域网以及 10Base-T 和 100Base-T。5 类:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,最高传输频率为 100MHz, 用于语音传输和最高传输速率为 100Mbps 的数据传输，主要用于 10Base-T 和 100Base-T 网络，这是较常用的以太网电缆。 超 5 类（Enhanced Cat 5）：它是将现在的五类非屏蔽双绞线的性能加以改善，不少 参数的性能，例如近端串扰 (NEXT)，衰减串扰比(ACR)、带宽等都有提高。主要用于低于 千兆位/秒的以太网。 6 类是一个新级别的电缆，与 5 类或超 5 类相比，在各项性能参数都有较大提高。6 类 系统

8、工作在 250MHz 的频率上，在相等条件下提供两倍于 5 类系统的带宽。主要用于千兆位 或更高的以太网。2 21 13 3 双绞线的识别双绞线的识别目前，3 类线、4 类线在市场上基本不存在了，5 类，超 5 类，6 类在市场上都有销售。 据统计，70%左右的网络故障是由网络布线问题导致的，所以在网络布线时线缆质量是个 关键问题。下面主要阐述如何识别正规产品，避免假线。 1线对数目 10M 以太网 10Base-T 标准使用 2 对导线传输信号，快速以太网由三个标准 100Base- TX、100Base-T2 和 100Base-T4，100Base-T4 使用 4 对线，另两种使用 2

9、对线，有些供应商以此为由提供只有 2 对线的双绞线，这样的线缆价格便宜但不是正规产品。根据美国线 缆标准(AWG)规定：3 类、4 类、5 类、超 5 类双绞线中的导线都定义为 4 对。其中 3 类线 的实际产品有些是 2 对线，有些是 4 对线。在早期的 10M 以太网中可以找到使用 2 对线的 3 类线。而快速以太网要求的 5 类线应能支持三个标准，必须要有 4 对线。在千兆以上的 以太网中要使用 4 对线通信。所以应选择有标准对数的线缆。 2扭绞要求 双绞线中有多个线对，不同的线对具有不同的扭距，但某些非正规厂商生产的双绞线 多以下问题：所有线对的扭绞密度相同；线对的扭绞密度不符合技术要

10、求；线对的 扭绞方向不符合要求。这些问题会引起双绞线的近端串扰，从而使传输距离达不到要求。 不同规格型号的双绞线的总体扭绕密度不同，如 5 类比 3 类密，超 5 类比 5 类密。 3线缆产品标示 由于双绞线产品标示没有统一标准，不同生产商的产品标志可能不同，但一般包括以 下一些信息：双绞线类型、NEC/UL 防火测试和级别、CSA 防火测试、长度标志、生产日期、 双绞线的生产商和产品号码。 下面以 AVAYA 产品为例说明其标示的含义：AVAYA-C SYSTEIMAX 1061C+ 4/24AWG CM VERIFIED UL CAT5E 31086FEET 09745.0 METERS

11、AVAYA-C SYSTEMIMAX：指的是该双绞线的生产商。 1061C+：指的是该双绞线的产品号。 4/24：说明这条双绞线是由 4 对 24 AWG 电线的线对所构成。铜电缆的直径通常用 AWG(American Wire Gauge)单位来衡量。通常 AWG 数值越小，电线直径越大。我 们通常使用的双绞线均是 24AWG。 CM：是指通信通用电缆，CM 是 NEC(美国国家电气规程)中防火耐烟等级中的一种。VERIFIED UL：说明双绞线满足 UL(Underwriters Laboratories Inc.保险业者实 验室)的标准要求。UL 成立于 1984 年，是一个非营利的独立

12、组织，致力于产品的 安全性测试和认证。 CAT 5E：指该双绞线通过 UL 测试，达到超 5 类标准。 31086FEET 09745.0 METERS：表示生产这条双绞线时的长度点。购买双绞线时。 如果想知道一箱双绞线的长度，可以找到双绞线的头部和尾部的长度标记相减后 得出。METERS 表明以米为单位，如果是 FT 表示以英尺为单位。 2.1.42.1.4 RJ-45RJ-45 插头与插槽插头与插槽RJ 是 Registered Jack 的缩写。在 FCC（美国联邦通信委员会标准和规章）中的定义 是，RJ 是描述公用电信网络的接口，常用的有 RJ-11 和 RJ-45，计算机网络的 RJ

13、-45 是标 准 8 位模块化接口的俗称。在以往的四类、五类、超五类，六类布线中，采用的都是 RJ 型接口。 RJ-45 插头是一种透明的塑料接插件，又称“水晶头” 。前端有 8 个凹槽，简称“8P” （Position,位置） 。凹槽内的金属接点共有 8 个，简称“8C” （Contact,触点） ，因此业界 对此有“8P8C”的别称。和 RJ45 插头外观相似的有电话线的 RJ11 插头，它有 4 个槽 （Position） ，有 2 个或 4 个金属接点（Contact） ，因此在普通电器商店中，常可看到标着 “4P4C”或“4P2C”的插头。图 2.7 是 RJ-45 插头与 RJ-1

14、1 插头的外观比较。图 2.7 RJ-45 插头与 RJ-11 插头的外观比较RJ-45 插头的前端有带有“V”型刀口的 8 个铜片平行放置，铜片的前端有一小部分 分穿出 RJ-45 塑料壳，形成和 RJ-45 插槽接触的金属脚。制作线缆时，导线会位于刀口的 下方，当用工具压紧 RJ-45 插头时，刀口将刺破导线的绝缘层，与导线铜芯接触，如图 2.8。图 2.8 带有“V”型刀口的铜片 带有铜片一面的相对面附有一个弹片，用于将 RJ-45 插头固定在 RJ 45 插槽内。当 弹片朝下时，前端最左边的铜片的就是第“1”引脚，然后往右依次为“2” 、 “3”到第 “8”引脚，如图 2.9。图 2.

15、9图 2.10图 2.10 为网卡和网络连接设备上的 RJ-45 插槽，在 RJ-45 插头插入时，听到“喀嗒” 声，表示到位。这时 RJ-45 插头上的 8 个铜片与 RJ-45 插座中对应的 8 个铜丝接触连接。2 21 15 5 双绞线的制作与简单测试双绞线的制作与简单测试1 1线序线序 双绞线的线序排列遵循北美的 EIA/TIA568A 和 EIA/TIA568B 两个标准。表 2-1 EIA/TIA568A 和 EIA/TIA568B 标准EIA/TIA568A 标准EIA/TIA568B 标准引脚 顺序介质直接 连接信号双绞线绕对 的排列顺序引脚 顺序介质直接 连接信号双绞线绕对的

16、 排列顺序1Tx+白绿1Tx+白橙2Tx-绿2Tx-橙3Rx+白橙3Rx+白绿4没有使用蓝4没有使用蓝5没有使用白蓝5没有使用白蓝6Rx-橙6Rx-绿7没有使用白棕7没有使用白棕8没有使用棕8没有使用棕双绞线的两种常用的连接方法：直通线和交叉线。 直通线也称正线，制作时，线缆两端的水晶头中的线序采用同一标准，如都采用 568A 标准，或者都采用 568B 标准，如图 2.11，通常采用 568B 标准。直通线适用于交换机（或 集线器）UPLINK 口与交换机（或集线器）普通端口之间，交换机（或集线器）与路由器之 间，交换机（或集线器）与计算机网卡之间。图 2.11 直通线 交叉线也称反线，制作时，线缆两端的水晶头中的线序采用不同标准，即一端是 568A，另一端是 568B，如图 2.12。交叉线适用于交换机（或集线器）普通端口与交换机 （或集线器）普通端口之间， 计算机网卡与计算机网卡之间。另外，路由器与计算机直接 连接也使用交叉线。