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1、本章要点： 网络设备的功能和特点 网络设备的分类 网络设备的选择 传输介质,第3章网 络 设 备,3.1 计算机网络中的传输介质,双绞线(Twisted Pair，TP)是综合布线工程中最常用的传输介质。双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根导线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根为22号、24号或26号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。与其他的传输介质相比，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的限制，但其价格较为低廉。
2、目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)和屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)两种，屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹着，它的价格相对要昂贵一些。,3.1.1 双绞线,1. 屏蔽双绞线屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)由成对的绝缘实心电缆组成，在实心电缆上包围着一层编织的或起皱的屏蔽。屏蔽减少了RFI和EMI对通信信号的干扰。要更有效地减少RFI和EMI干扰，每一对双绞线上的交织距离必须是不同的。而且，为了获得最佳效果，插头和插座必须要屏蔽。STP中的另一个重要因素是要正确接地，以获得可靠的传
3、输信号控制点。编织的屏蔽用于室内布线，起皱的屏蔽用于室外或地下布线。在周围有重型电力设备和强干扰源的位置，建议使用屏蔽双绞线。,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.1 双绞线,2. 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)由位于绝缘的外部遮蔽套内的成对电缆线组成，在一对对缠绕在一起的绝缘电线和电缆外部的套之间并没有屏蔽。与STP类似，内部的每一根导线都与另外一根导线相互缠绕，以帮助减少对载有数据的信号的干扰。UTP的流行称谓是10Base-T电缆，意思是，其最大传输速率为10Mbps(对于某些数据传输而言，真正的速率可达16Mbps)，UTP使用的是基带通信，为双绞线类型。,3.1 计算机网络中
4、的传输介质,3.1.1 双绞线,3. 双绞线的分类 TIA(电信工业协会)和EIA(电子工业协会)在TIA/EIA 568标准中完成了对双绞线的规范说明。TIA/EIA 568标准目前覆盖的内容包括电缆介质、设计以及安装规范。TIA/EIA 568标准将双绞线电线分割成若干类。双绞线被称为1、2、3、4或5类，后来又出现了6类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA 568标准，局域网经常使用的是5类电缆。 1类线(CAT 1) 2类线(CAT 2) 3类线(CAT 3) 4类线(CAT 4) 5类线(CAT 5) 增强CAT 5 6类线(CAT 6),3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.1
5、 双绞线,4. 双绞线的特性 STP和UTP有共同的特性，同时也有不同之处。 吞吐量： STP 和UTP能以10 Mbps的速度传输数据，CAT 5 UTP以及在某些环境下的CAT 3 UTP的数据传输速度可达100Mbps。高质量的CAT 5 UTP也能以每秒1GB的速度传输数据。 成本：STP和UTP的成本区别在于所使用的铜态级别、缠绕率以及增强技术。一般来说，STP比UTP价格更昂贵，但高级UTP也是非常昂贵的。 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。 抗噪性：STP具有屏蔽层，因而它比UTP具有更好的抗噪性。 尺寸和可扩展性：STP和UTP的最大网
6、段长度都是100米，它们的跨距小于同轴电缆所提供的跨距，这是因为双绞线更易受环境噪声的影响。双绞线的每个逻辑段最多能容纳1024个节点，整个网络的最大长度与所使用的网络传输方法有关。,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.1 双绞线,5. 双绞线的做法 双绞线的做法共分为三类:第一类是直通线第二类是交叉线第三类是配置线,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.1 双绞线,光导纤维是一种传输光束的细而柔韧的介质，光导纤维电缆由一捆纤维组成，简称为光缆。光纤通常是由石英玻璃制成，其横截面积是很小的双层同心圆柱体，称为纤芯，它质地脆，易断裂，由于这一缺点，需要外加一层保护层。当光波脉冲由激光或者普
7、通发光二极管(LED)设备发出后，便可以在光纤芯线中向前传输。玻璃包层的作用是将光线反射回芯线中。光纤电缆具有进行高速网络传输的能力，它所支持的传输速度可以从100Mbps到1Gbps，甚至超过10Gbps。光纤电缆的优点在于：它的带宽大、损耗小，可以持续传输很长的距离，一般用作电缆传输主干。 1. 光纤的分类光纤主要有两大类，即单模/多模和折射率分布类。 (1) 单模/多模 (2) 折射率分布类,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.2 光纤,2. 光纤通信系统光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机，它们的功能分别如下： 光源
8、是光波产生的根源。光纤是传输光波的导体。光发送机负责产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤。光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号，并将其转变成电信号，经解码后再作相应的处理。,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.2 光纤,3. 光纤通信系统的主要优点光纤通信系统的主要优点包括： 传输频带宽和通信容量大，在短距离传输数据时达几千兆的传输速率。 线路损耗低、传输距离远。 抗干扰能力强，应用范围广。 线径细、质量小。 抗化学腐蚀能力强。 光纤制造材料丰富。 在网络工程中，一般使用62.5m/125m规格的多模光纤，有时也使用50m/125m和100m/140m规格的多模光纤。户外
9、布线大于2km时可选用单模光纤。,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.2 光纤,同轴电缆是Ethernet网络的基础，并且多年来一直是最流行的传输介质。同轴电缆由有绝缘体包围的一根中央铜线、一个网状金属屏蔽层和一个塑料封套组成。在同轴电缆中，铜线传输电磁信号。网状金属屏蔽层一方面可以屏蔽噪声，另一方面可以作为信号地。绝缘层通常由陶制品或塑料制品组成，例如聚乙烯(PVC)或特富龙，它将铜线与金属屏蔽物分隔开，若这两者接触，电线将会短路。塑料封壳可使得电缆免遭物理性的破坏，它通常由柔韧性好的防火塑料制品制成。同轴电缆的绝缘体和防护屏蔽层，使得电缆对噪声干扰有较高的抵抗力。在信号放大之前，同轴电
10、缆与双绞线电缆相比，能将信号传输得更远，当然，它不如光缆传输信号的距离远。另一方面，同轴电缆要比双绞线电缆昂贵得多，并且通常只支持较低的吞吐量。同轴电缆还要求网络段的两端通过一个电阻器进行终结。这种类型的电缆存在许多不同的规格。,3.1.3 同轴电缆,3.1 计算机网络中的传输介质,同轴电缆有粗、细两种类型，粗同轴电缆(Thicknet)又称为粗线或粗电缆网，其中心为铜导体或敷铜箔膜的铝导体。粗同轴电缆用于传输速度为10Mbps的总线网络上。根据IEEE标准，最大长度或延伸为500m。这一标准可以写为10Base5。10表示电缆传输速率为10Mbps，Base指的是使用基带而非宽带。细同轴电缆
11、(Thinnet)与粗同轴电缆一样，以太网规范要求细同轴电缆的阻抗为50。细同轴电缆贴有RG-58A/U标签，说明这是50 的电缆。一般网络管理员称之为10Base2，因为理论上其最大的网络速度为10Mbps，布线可达185m，使用基带类型的数据传输。在细同轴电缆的中心，有一个铜的或敷铜箔膜的铝导线，并在中轴上附着一层绝缘泡沫材料。有一种高质量的电缆是编织的铜网，由铝箔的套管附着，缠绕着绝缘泡沫材料，而且电缆由外部的PVC或特氟纶套覆盖以绝缘。细同轴电缆安装起来要比粗同轴电缆容易而且便宜得多，但是双绞线柔性较好，所以更加利于安装和使用。而细同轴电缆优于双绞线之处在于可以抵抗EMI和RFI。,3
12、.1 计算机网络中的传输介质,3.1.3 同轴电缆,在传输网络包时，有许多无线介质可以替代电缆：无线电波、红外线信号以及微波等。所有这些技术都是通过空气或大气来传输信号的。在使用电缆非常困难或者说根本不可能时，无线通信可以出色地替代电缆。但是使用无线进行通信有一个非常重要的限制：同一介质的其他信号、太阳黑子的运动、电离层变化和其他大气干扰都会对通信信号形成干扰，从而会产生许多问题。无线局域网通常使用红外或射频(RF)信号传输信息，微波和卫星连接也可通过空气传输数据，这些可以跨越更远距离的方法主要应用于广域网通信。(1)无线电技术 (2)红外线技术 (3)微波技术,3.1.4 无线传输介质,3.
13、1 计算机网络中的传输介质,在布线基础设施时，有两个最重要的原则，一是为支持网络转型计划提供所需要的性能标准，二则是提供最经济高效的解决方案。除无线技术外，所有介质类型都支持转向千兆以太网的网络转型计划。千兆以太网是工作站上部署要求最高的以太网系统，它仍可在所有铜缆和光纤介质上运行。尽管目前几乎没有企业在工作站上使用千兆以太网，但随着用户对数据吞吐量需求不断提高，以及有源设备的成本下降，千兆以太网将会越来越流行。,3.1.5 传输介质的选择,3.1 计算机网络中的传输介质,那些考虑将来转向千兆以太网的用户则可以考虑安装其他介质，以获得资金优势。这就涉及到第二个因素：经济高效性。在大多数网络中，
14、最昂贵的部分是有源硬件：交换机和网络界面卡（NIC）。这在千兆以太网中最为明显，随着选择的介质不同，有源设备的每端口成本最高可以是布线成本的十倍。研究表明，以超五类布线为传输介质的千兆以太网（1000base-t）是所有介质类型中成本最高的。这是因为有源设备极其复杂，其成本相对高于其他型号。研究表明，以多模光纤为传输介质的千兆以太网(1000base-sx)成本相对比较低; 而成本最低的是1000base-tx，这是一种较新的千兆以太网版本，它最低要在六类双绞线布线上运行。美国的TIA标准委员会正在开发这种新型千兆以太网1000base-tx，它的技术不如1000base-t先进，但仍可支持1
15、000mbps的带宽。因此，选择传输介质最关键是要根据实际用户所需要达到的要求，所需要投入的资金，以及以后扩展升级的方便三方面的因素来决定的。,3.1 计算机网络中的传输介质,3.1.5 传输介质的选择,3.2 计算机网络中的连接设备,网络适配器(或被称之为网络接口卡)是一种连接设备。它能够使工作站、服务器、打印机或其他节点通过网络介质接收并发送数据。它们只传输信号而不分析高层数据，属于OSI模型的物理层。在有些情况下，网络接口卡也可以对承载的数据做一些基本的解释，而不只是简单地把信号传送给CPU以便让CPU进行解释。网络适配器技术中的先进之处在于它使得这种网络适配器更加智能化。所有的网络适配
16、器不仅能够正确读出数据传送的目标地址信息(而且在以太网中还能检测出冲突)，而且许多网络适配器还具有优化、网络管理和过滤等功能。网络适配器的类型根据它所依赖的网络传输系统不同(如以太网与令牌环网)而不同。网络适配器与网络传输速率(如10Mbps与100Mbps)、连接器接口(如BNC与RJ-45)以及兼容的主板或设备的类型有关。,3.2.1 网络适配器,在一个网络设备中安装一块网络适配器之前，用户需要搞清楚该设备需要什么类型的网络适配器。对于一台桌面计算机而言，网络适配器必须与它的总线相匹配。总线是主板用来向其他部件传送数据的电路。总线的能力是由总线的数据通道的宽度(用位表示)和数据传输速率(用
17、MHz表示)来决定的。总线的数据通道宽度等于总线在任何时候都能并行传输的数据位数。,3.2 计算机网络中的连接设备,3.2.1 网络适配器,ISA(工业标准结构) MCA(微通道结构) EISA(扩展的工业标准结构) PCI(外围部件互联),交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法将需要传输的信息传送到符合要求的相应路由上的技术统称。在计算机网络中，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机对于因第一次发送到目的地址不成功的数据包，会再次对所有节点同时发送该数据包，交换机企图找到这个目的MAC地址，找到后将该地址重新添加到自己的MAC地址列表中，这样，下次再发送到这个节点时就不会发错。,
