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1、第二章 网络传输介质和网络互联设备,网络传输介质电缆双绞线屏蔽双绞线非屏蔽双绞线同轴电缆粗缆细缆光缆多模光缆单模光缆,无线微波卫星无线局域网（802.11)选择传输介质的因素信号传输速率抗干扰能力适用的网络拓扑结构允许的最大长度成本、灵活性和方便性,第二章 网络传输介质和网络互联设备,双绞线 非屏蔽双绞线I E E E于1 9 9 0年批准最大布线长度为1 0 0 m3、4、5、6类10M、20M、100M、1000M,双绞线,10Base-T非屏蔽双绞线的以太网规范,100Base-T屏蔽双绞线的以太网规范,同轴电缆,同轴电缆有粗、细两种形式。在早期的网络中经常使用粗同轴电缆作为连接不同网络
2、的主干。2 0世纪8 0年代早期以太网标准建立时，第1个定义的介质类型就是粗同轴电缆。 1. 粗同轴电缆 粗同轴电缆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。,直径 0 . 4英寸，导体被一层绝缘材料包围，在外面还包着一个铝套。聚氯乙烯( P V C )或特氟纶( Te f l o n )壳覆盖着铝套。这种类型的电缆也称为R G - 8电缆( R G即Radio Gr a d e的缩写)。,同轴电缆（粗同轴电缆）,在许多地方，如在房屋中，流动的空气会到达其他地方。由于P V C在燃烧时会释放有毒气体，在这种环境下使用包着特氟纶材料的电缆，在燃烧时不释放有毒气体。电缆套每2 . 5
3、 m进行标注，指示可以在何处连接网络连接设备。如果连接的设备间的距离低于2 . 5 m，那么信号就会受损，从而产生网络错误。连接设备是介质存取单元(Me d i a Access Un i t，M A U )收发机，由电缆中的较低的电流( 0 . 5 A )驱动，其中装有1 5针的连接单元接口(Attachment Unit In t e r f a c e，A U I )插座。网络结点有其自身的与网络接口连接的A U I连接，连接设备中的A U I就通过电缆与该网络结点连接。A U I是插座和接口电路的标准接口，对于使用同轴、双绞和光纤主干电缆连接的物理网络，各有其电子特性。粗同轴电缆可长达
4、5 0 m，细或办公室级的A U I电缆可以有1 2 . 5 m长。电缆的阻抗为5 0 W，电缆段由连有5 0W电阻器的N插座来划分。,同轴电缆（粗同轴电缆）,粗同轴电缆难以弯曲， 必须要注意并遵循其最小弯曲直径。在直径加大的一侧，因为导体直径较大并有铝的保护，因此与细同轴电缆相比，电缆线能够很好地免除E M I和R F I (物理层干扰)。粗同轴电缆用在通常传输速度为1 0 M b p s的总线网络上。根据I E E E标准，最大长度或延伸为5 0 0 m。这一标准可以写为1 0 B a s e 5。1 0表示电缆传输速率为1 0 M b p s，B a s e意为使用的是基带而非宽带。在基
5、带传输中，介质的整个通道容量由一个数据信号使用，因此一次只能传输一个结点。 粗同轴电缆可以用在基带或宽带传输中，但在数据网络中，通常用于基带传输。,宽带传输在单一的通信介质中使用多个传输通道，允许同时传输多个结点。带宽是通道传输数据的容量，以给定速度来表示的，如1 0 M b p s或1 0 0 M b p s。 粗同轴电缆非常耐用可靠，具有很强的抵抗信号干扰的能力。但价格和安装成本都比较昂贵，直径大而且控制、终止起来比较困难，所以粗同轴电缆的应用并不很广泛。 以太网应用中粗同轴电缆( 1 0 B a s e 5 )的属性,同轴电缆（细同轴电缆）,2. 细同轴电缆 细同轴电缆与电视的电缆很相似
6、，然而又有所不同，网络电缆的电子特性非常精确且必须符合I E E E标准。与粗同轴电缆一样，以太网规范上要求细同轴电缆的阻抗为5 0 W。细同轴电缆贴有注着“ R G - 5 8 A / U”的标签，说明这是5 0 W的电缆。一般称之为1 0 B a s e 2，因为其最大的理论上的网络速度为1 0 M b p s，布线可达1 8 5 m ，使用基带类型的数据传输。但是，由于转发器等网络设备的实施，可以为长距离的传输将信号放大并重新调整其时间，所以这二者间的差别越来越模糊了。,同轴电缆（细同轴电缆）,细缆的中心，有一个铜的或 敷铜箔膜的铝导线，并在中轴上包围着一层绝缘泡沫材料。有一种高质量的电
7、缆是编的铜网，由铝箔的套管包围，缠绕着绝缘泡沫材料，而且电缆由外部的P V C或特氟纶套覆盖以绝缘。这与粗缆很相似，但是直径要小。细缆连在电缆的接插件(Bayonet N u tCo n n e c t o r，简写为B N C )上，然后再由B N C与T型接头连接。T型接头的中部与计算机或网络设备的N I C连接在一起。如果计算机或设备是电缆中的最后一个结点，那么终结器就要连接在T型接头的一端，如图所示。 同轴电缆接插件( B N C )是一种用于同轴电缆的连接器，有一个像接合销钉一样的外壳。,同轴电缆（细同轴电缆）,细缆安装起来要比粗缆容易而且便宜，但是双绞线柔性很好，所以更加利于安装和
8、使用。这也是为什么同轴电缆仅使用在比较有限的范围的原因。而细同轴电缆优于双绞线之处在于它可以抵抗E M I和R F I。,光纤电缆,光纤电缆由包在玻璃管子中的一根或者多根玻璃或者塑料光纤芯线构成，外面的玻璃管子叫做包层。光纤芯线和包层被装在一个P V C外套中( 见下图 )。沿里面光纤的信号传输通常都是由红外线来完成的。常用的光纤电缆有三种尺寸。描述光纤尺寸的参数有两个，即芯线直径和包层直径，其度量单位都为微米。例如， 5 0 / 1 2 5 ( um )光纤电缆是指该光纤电缆的芯线直径为5 0 ( um )而包层直径为1 2 5 ( um )。另外两种常用的光纤电缆尺寸为6 2 . 5 /
9、1 2 5 ( um )和1 0 0 / 1 4 0 ( um )。三种光纤具有多模传输的能力。所谓多模传输是指多种波长的光波可以同时在电缆中进行传输。对于多模传输应用来说，最为常用的光纤电缆尺寸为6 2 . 5 / 1 2 5 ( um )。,光纤电缆(工作原理等）,当光波脉冲由激光或者普通发光二极管( L E D )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1 0 0 M b p s到1 G b p s，甚至超过1 G b p s。光纤电缆一般用作电缆传输主干，例如楼层之间或者建筑物之间，或者其他
10、方面。在同一栋建筑内的楼层之间使用的光纤主干有时也称为“粗管道” (fat pipe)，因为与基带或者宽带高速传输相比，其带宽更为突出。在校园网环境中，光纤电缆最为常见的用途是用于不同建筑物之间的互连，这样做也是为了符合I E E E的布线标准。光纤电缆也可以用于在WA N和电信系统中连接地理范围跨度很大的L A N。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。,光纤电缆(优点等）,由于数据是通过光脉冲(有和无)进行传输的，所以不存在E M I和R F I方面的问题，并且数据传输是纯数字的，不含有任何的模拟成分。另外他人很难在电缆中放入未经授权的接头，因为这种电缆十分脆弱，并
11、且造价较高，其安装往往需要经过特殊训练的人才能完成。,光纤,昂贵的传输媒介不受电信号的干扰使用于长距离、高速率的信号传输,光纤电缆(传输原理等）,光波在进行信号传输时，其行为和光的波长有关。有些波长的光在光纤中进行传输时比其他波长的光更有效率。光的波长所使用的计量单位为纳米 ( n m ) 。光的波长范围在 4 0 0 7 0 0 n m，这种波长的光在光纤中传输时，其数据传输的效率不高。使用波长范围为7 0 0 1 6 0 0 n m的红外光进行数据传输的效率比较高。光波通信的理想波长范围或者说窗口有三个，它们分别是8 5 0 n m、1 3 0 0 n m、1 5 5 0 n m。高速的数
12、据传输使用的波长窗口为1 3 0 0 n m。使用光进行数据传输，当光信号到达接收方时必须具有足够的强度，这样接收方才能够准确地检测到它。衰减或者能量损失是指当信号从源结点(传送结点)向目标结点进行传输时，信号在通信介质中的损失。在光纤中的衰减是用分贝( d B )进行度量的。光信号的能量损失直接和光纤的长度以及光纤弯曲的程度、弯曲的数量有关。在光波经过接合点或者结合部时也会有能量损失。,光纤电缆(传输原理等）,为了能够准确地传输到接收方，当光波离开传输设备时，必须具有一定的能量级别。这个最小的能量级别称之为功率分配。对于光纤电缆通信而言，功率分配就是按分贝度量传送能量和接收方最终得到的信号强
13、度或者敏感度之差所得到的值。它是发送信号能够完好无损地到达接收方所必须具有的最小发送能量和接收方敏感度。对于高速通信，该功率分配必须为11分贝。光纤电缆有两种类型：即单模光纤和多模光纤。 单模光纤：主要用于长距离通信，其芯直径为8 1 0 um，而包层直径为1 2 5 um。芯的直径比多模光纤小。在给定的时间中，只能有一束光在光纤中传输。单模光纤使用的通信信号是激光。激光光源包含在发送方发送接口中，由于带宽相当大，所以能够以很高的速度进行长距离传输。,光纤电缆(光纤电缆分类等）,多模光纤：同时支持多种光波进行数据传输，可进行宽带通信。在传输距离上没有单模光纤那么长，因为其可用的带宽较小，光源也
14、较弱。对于多模光纤，在传输时使用的光源为L E D，该设备位于发送结点的网络接口中。 单模光纤电缆的规范,光纤电缆（光纤电缆的规范）,多模光纤电缆的规范,上述两表对单模光纤和多模光纤的性能进行了总结。,164 光纤/同轴混合电缆,在现有的电信和宽带服务中已经接受了光纤/同轴混合电缆。在使用混合电缆时，必须要考虑几项因素，如网络不同位置上信号级别的要求、噪音容错要求、变形容错要求和电源设计。由电缆网络和混合网络提供的网络解决方案已经开始对计算机产业产生影响。基于混合电缆主干的电缆结构为用户在下游方向提供了高的带宽，并在上游方向提供了相对较高的带宽。(通常上游带宽低于下游带宽)。 为适应网络和其他
15、新的服务，如今大型的电缆网络都安装光纤/同轴混合电缆。光纤可增加上游带宽并降低噪音，从而可提高数据通信的质量。安装这种新电缆的成本是昂贵的。,光纤/同轴混合电缆,光纤/同轴混合电缆(Hybrid Fiber/Coax，H F C )采用的是现在已广泛存在的有线电视结构，所以未来一片光明。使用H F C，电缆经营者可以为P C提供电话服务、交互电视的多信道和高速的数据服务。一个完整的H F C系统可以提供： 简易老式电话服务。 多达3 7个模拟电视信道。 多达1 8 8个数字电视信道。 多达4 6 4个数字点信道(客户请求服务)。 针对P C的高速双向数字数据链接。,光纤/同轴混合电缆（特征概括
16、）,混合电缆由电缆外壳和铜电缆组成，其中电缆外壳中包含着光纤。电缆外壳和铜电缆根据不同的实施情况可有不同的组合，范围可涉及从主干电缆到单方电缆安装。下表总结了本章中介绍的不同电缆介质的一般特征。,无线通信,当传输网络包时，有许多无线介质可以替换电缆：无线电波、红外线信号以及微波等。通过空气或大气来传输信号的。因此，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代替电缆。但是使用无线通信时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。 1. 无线电技术 网络信号可通过无线进行传输，与电台广播的手段非常相似，但是网络应用时信号频率要远高于电台发射频率。例如， A M电台发送频率为1 2 9 0 k H z，因为A M播送范围就在5 3 5-1 6 0 5 k H z之间；F M的范围为8 8-1 0 8 M H z。在美国，网络信号的传输频率可高达9 0 2-9 2 8 M H z、2 . 4 G H z或5 . 7 2-5 . 8 5 G H z。,
